阻尼震盪(Damped SHM) 一、阻尼振盪子(damping oscillator) 1. 振盪系統中常有阻力存在,系統的力學能逐漸減小,此類系統為阻尼振盪子。 2. 阻力正比於運動速度,而阻力方向和速度方向相反。 二、公式推導: 一簡單的一維簡諧振盪子,恢復力(restoring force)為‐kx,加上阻力R=‐bv 依據牛頓運動定律:
解題後得:
且 或
其中:
,均為正數。
解此類型的微分方程時,我們可以令解為: 將上式代入
或者也可以這樣表示:
中,得: 化簡後即是 此一特徵方程式的特徵值及其解如下: 特徵值:
解:
以下分成三種阻尼(damping oscillator)情況: 情形
過阻尼情況
臨界阻尼情況
欠阻尼情況
(overdamped)
(critical)
(underdamped)
關係 解
共軛複數
不相等的負實數
振幅 (A1及A2可由起始求得)
或