Колебания, которые совершаются под воздействием переменной силы, называются вынужденными.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Колебания, которые совершаются под воздействием переменной силы, называются вынужденными.



Рассмотрим колебания под воздействием вынуждающей силы, изменяющейся по гармоническому закону:

 

F = Fсоsωвt. (22)

 

С учетом квазиупругой силы (1) и силы сопротивления (13) дифференциальное уравнение вынужденных колебаний запишется:

 

. (23)

Разделив правую и левую часть на m, и обозначив: , , , после перегруппировки слагаемых, получим неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами:

. (24)

 

Решением этого уравнения будет функция:

 

s = Acos(ωвt + φ0). (25)

 

Это уравнение установившихся вынужденных колебаний. Здесь:

, (26)

 

. (27)

 

Как видно из (25), колебания, происходящие под воздействием гармонической вынуждающей силы спустя некоторое время, тоже становятся гармоническими (рис. 6). Их частота равна частоте вынуждающей силы ωв.

Из выражения (26) для амплитуды видно, что ее значение зависит от соотношения частоты вынуждающей силы ωв и собственной частоты колебательной системы ωо. Очевидно, если подкоренное выражение будет минимально, то амплитуда вынужденных колебаний достигнет своего максимального значения. Исследование на экстремум дает: -2(ω02 – ωв2) ·2ωв + 8β2ωв = 0, ωв2 - ω02 + 2β2 = 0, что будет иметь место, если

 

. (28)

 

Амплитуда при этом достигает значения:

Арез = . (29)

 

Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте колебательной сис-темы получило название резонанса, а соответствующая частота вынуждающей силы – резонансной частотой колебаний. Приведенные на рис.7 резонансные кривые, отличаются значением коэффициента затухания, действующего в колебательной системе. С уменьшением значения β, резонансные кривые становятся все острее, а величина Арез все больше. Теоретически при β → 0 частота ωрез→ ω0, а амплитуда А → ∞.

Как показывает сопоставление (22) и (25), вынужденные колебания тела отстают по фазе от колебаний вынуждающей силы на φ0. График зависимости φ 0 от ωв при различных значениях β.

Резонанс может иметь как полезные, так и вредные последствия. В одних случаях он может вызвать разрушение, и это приходится учитывать при конструировании мостов, самолетов, высотных домов. В других случаях, наоборот, стремятся создать условия для резонанса, например, при изготовлении музыкальных инструментов.

Автоколебания(качели, часы, электрический колебательный контур) – незатухающие колебания, поддерживаемые внешним источником энергии. Причем поступление энергии регулируется самой колебательной системой.

Параметрические колебания – это колебания, возбуждаемые путем периодического изменения параметров колебательной системы. Пример: шарик на нити, длина которой периодически меняется.



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 100.26.179.251 (0.003 с.)