Свободные колебания с учетом сопротивления
Дифференциальное уравнение (7.1)имеет вид: (7.7) По методу Эйлера решение будем искать в виде Подставляя его в (7.7), получим характеристическое уравнение: , откуда определяются собственные числа Общее решение имеет вид: , (7.7а)
где и определяются из начальных условий. Рассмотрим три возможных случая.
а) Большое сопротивление: В этом случае собственные числа и вещественные, и решение (7.7а) тоже вещественное; его для удобства часто записывают в виде: , (7.7б) где гиперболические функции, удобные для определения постоянных из начальных условий, поскольку . Подставим начальные условия: ,и (7.7в) Эскизы графиков движения в зависимости от начальных условий могут иметь вид, представленный на (рис. 7.4,а). Эти движения принято называть апериодическими (непериодическими) колебаниями, хотя они и не имеют колебательного характера. б) Предельно–апериодическое движение: В этом случае собственные числа кратные и, как известно из математики, частные решения имеют вид и , так что общее решение . Впрочем, это решение, как и в случае резонанса (см. раздел 7.1.2), получается предельным переходом при из общего решения (7.7в). Замечая, что для малых , получим: Характер движения вполне описывается эскизами (см.рис. 7.4,а). в) Малое сопротивление: (затухающие периодические колебания). Собственные числа комплексные и формально записанное решение тоже комплексное. С помощью формулы Эйлера оно принимает вид: . Разумеется, если найти постоянные из вещественных начальных условий, мнимая часть решения «исчезнет» (станет равной нулю):
. Таким образом, . (7.7г) Обычно это вещественное решение сразу записывают в виде суммы вещественной и мнимой частей, умноженных на константы, определяемые из начальных условий: . Действительно, если комплексная функция является решением линейного уравнения с вещественными коэффициентами, то решениями являются ее вещественная и мнимая части. Решение может быть записано в виде одной гармоники (рис. 7.4,б): . Частота колебаний , «период» .
Читайте также: III.2. Анализ урока с учетом особенностей развития восприятия у учащихся Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|