Реальная колебательная система часто находится в среде, и на колеблющуюся материальную точку действует сила сопротивления. Начальная энергия тела постепенно уменьшается. В этом случае, как говорят, система совершает затухающие колебания.
Особенности затухания колебаний можно выяснить с уравнения динамики, составленного с учётом силы сопротивления среды. Последнюю при малых скоростях движения записывают как Fr = - rv = - rdv/dt где r – постоянная, называемая коэффициентом сопротивления (его трудно спутать с расстоянием, так как в последующих формулах речь идёт только о функции смещения x(t).
Вынужденные колебания.
Одним из важных вопросов является вопрос о результате внешнего периодического воздействия на систему с упругими свойствами. Основные выводы можно получить, решая уравнение динамики, записанное с учётом периодической внешней силы. Это есть дифференциальное уравнение второго порядка, линейное, с постоянными коэффициентами, неоднородное. Как известно, общее решение неоднородного уравнения представляет собой сумму x0(t) общего решения соответствующего однородного уравнения и какого-либо x1(t) частного решения неоднородного уравнения.
Общее решение однородного уравнения описывает затухающие колебания. Если нас интересуют моменты времени, то для таких моментов функция x0(t) стремится к нулю и остаётся только движение, описываемое частным решением (установившееся движение). В качестве этого частного решения разумно предположить функцию. Одной из важных характеристик колебательной системы является добротность – отношение амплитуды колебаний при резонансе к амплитуде статического смещения. Добротность показывает раскачки» системы.
Объяснение:
Чтобы вычислить среднее значение силы сопротивления воздуха, воспользуемся равенством: Ek = Еп + Асопр и m * V2 / 2 = m * g * h + Fсопр * h, откуда выразим: Fсопр = (m * V2 / 2 - m * g * h) / h.
Переменные: m — масса тела (m = 1 кг); V — скорость броска (V = 15 м/с); g — ускорение свободного падения (g ≈ 10 м/с2); h — высота подъема (h = 8 м).
Расчет: Fсопр = (m * V2 / 2 - m * g * h) / h = (1 * 152 / 2 - 1 * 10 * 8) / 8 ≈ 4,1 Н.
ответ: Значение средней силы сопротивления воздуха составляет 4,1 Н.
