пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Затухающие колебания, их характеристики

Затуханием колебаний называется постепенное ослабление колебаний с течением времени, обусловленное потерей энергии колебательной системой. Закон затухания колебаний зависит от свойств колебательной системы. Система называется линейной, если параметры, характеризующие существенные в рассматриваемом процессе физические свойства системы, не изменяются в ходе процесса. Свободные затухающие колебания линейной системы описываются уравнением:

image002.gif, где image007.gif - коэффициент затуханияimage009.gif - собственная частота системы, т.е. частота, с которой совершались бы колебания в отсутствии затухания. Выражение коэффициента затухания через параметры системы зависит от вида колебательной системы. Например, для пружинного маятника image011.gif где r - коэффициент сопротивления, т.е. коэффициент пропорциональности между скоростью и силой сопротивления.

image047.gif  7.1.7

Скорость затухания колебаний определяется коэффициентом затухания image050.gif. В соответствии с выражением (7.1.7) коэффициент затухания обратен по величине тому промежутку времени, за который амплитуда колебаний уменьшается в «e»=2.718 раз. Период затухающих колебаний определяется формулой:

image052.gif.                                                                    (7.1.8)

При незначительном затухании (image054.gif) период колебаний практически равен image056.gif. С ростом image057.gif период увеличивается. Из соотношения (7.1.7) следует, что image059.gif. Такое отношение амплитуд называется декрементом затухания, а его натуральный логарифм - логарифмическим декрементом затухания:

image061.gif.                                                                        (7.1.9)

Логарифмический декремент затухания обратен по величине числу колебаний, совершаемых за то время, за которое амплитуда уменьшается в «e» раз.

Помимо рассмотренных величин для характеристики колебательной системы употребляется величина image063.gif, называемая добротностью колебательной системы. Добротность пропорциональна числу колебаний, совершаемых системой за то время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в «e» раз. Большим значениям добротности соответствует малое затухание. Энергия колебательной системы убывает со временем. Это обусловлено наличием затухания. При малом затухании, когда image065.gif энергия изменяется по закону:

image067.gif,                                                                           (7.1.10)

где image069.gif - значение энергии в начальный момент.

Можно показать, что при слабом затухании добротность с точностью до множителя 2p равна отношению энергии, запасенной в системе в данный момент времени, к убыли этой энергии за один период колебаний.

С ростом g период колебаний увеличивается. При image071.gif период обращается в бесконечность, т.е. движение перестает быть периодическим. При image073.gif  выведенная из положения равновесия система возвращается в него, не совершая колебаний.


09.06.2014; 23:33
хиты: 52
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь