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阻尼类型
15.13
考虑一段木头漂浮在水面上。当它被向下推压后释放,使其上下浮动时,会在其平衡位置附近发生振荡。随着时间推移,耗散力使振荡的振幅逐渐减小,该过程可用阻尼简谐运动方程来描述。
求解后,若虚部非零,则可得到关于位置和角频率的微分方程在随时间指数衰减包络内的通解。
根据角频率的不同,系统会表现出不同类型的阻尼状态。当阻尼力较小时,角频率接近于固有频率。因此,在欠阻尼条件下,系统在完成若干可能的振荡周期后,会以逐渐衰减的振幅进行振荡。
在临界阻尼条件下,阻尼力与恢复力相等,角频率变为零,使得系统的振荡以指数形式衰减消失。
另一方面,在过阻尼条件下,阻尼力相对较大,导致系统缓慢地达到平衡状态。
如果系统中的阻尼量逐渐增加,则周期和频率开始受到影响,因为阻尼相反,从而减慢了前后运动(两个方向上的净力较小)。 如果阻尼非常大,系统甚至不会振荡; 相反,它慢慢地走向平衡。 简而言之,过阻尼系统缓慢地趋向平衡,而欠阻尼系统则快速趋向平衡,但会在平衡点附近振荡。 相比之下,临界阻尼系统会尽快接近平衡…