15.12
Wenn ein Holzklotz, der auf der Wasseroberfläche schwimmt, nach unten gedrückt wird und auf und ab wippen kann, schwingt er um seine mittlere Position mit einer konstanten Amplitude, ähnlich einer einfachen harmonischen Bewegung.
Im Laufe der Zeit verringert eine dissipative Kraft, die als Dämpfungskraft des Wassers bekannt ist, die Amplitude der Schwingung mit einem gewissen Energieverlust, der ihrer Bewegung entspricht, und führt zu gedämpften harmonischen Schwingungen.
Die Dämpfkraft ist proportional zur Geschwindigkeit des Holzscheites, die das Maß für den Schwingungsabfall ist, der entgegen der Bewegung gerichtet ist.
Die Nettokraft entspricht den Rückstell- und Dämpfungskräften, die in entgegengesetzte Richtungen wirken.
Das Umordnen und Umschreiben der Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgleichung in Bezug auf Ableitungen der Position in Bezug auf die Zeit führt zu einer quadratischen Differentialgleichung, die die gedämpfte harmonische Bewegung des Holzstammes beschreibt.
In der realen Welt folgen Schwingungen selten der wahren einfachen harmonischen Bewegung. Ein System, das seine Bewegung unbegrenzt fortsetzt, ohne se…
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