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阻尼振荡
15.12
当一根漂浮在水面上的木头被向下推压后释放,使其上下浮动时,它会围绕其平衡位置以类似于简谐运动的恒定振幅振荡。
随着时间的推移,水施加的一种称为阻尼力的耗散力会因运动导致部分能量损失,从而减小振动的振幅,产生阻尼谐振荡。
阻尼力与原木的速度成正比,该速度用于衡量振荡衰减,其方向与运动方向相反。
合力等于恢复力和阻尼力,这两种力方向相反。
将速度和加速度方程重新整理并改写为位置对时间的导数形式,可得到一个微分二次方程,该方程描述了木块的阻尼谐振运动。
在现实世界中,振荡很少遵循真正的简谐振动。 无限期地继续运动而不损失其幅度的系统称为无阻尼系统。 然而,某种摩擦通常会抑制运动,因此运动会逐渐消失或需要更大的力才能继续。 例如,吉他弦在被拨动几秒钟后停止振动。 同样,必须不断推动秋千才能让孩子在操场上荡秋千。
尽管摩擦力和其他非保守力可以小到可以忽…