The solution at revision #20658 of , by Valter. This is not the current version.

Условие

3.4.19. На рисунке изображен график зависимости координаты от времени для движения, являющегося суммой двух гармонических колебаний. Определите по нему амплитуды и частоты этих колебаний.

К задаче $3.4.19$
К задаче

Решение

1. Анализ огибающей и определение амплитуд
Данный график иллюстрирует классическое явление биений, возникающее при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами (). Общее уравнение движения можно записать как:

Исследуя график, мы можем выделить максимальную и минимальную амплитуды огибающей:
— Максимум огибающей (): Возникает при конструктивной интерференции (колебания в фазе):

— Минимум огибающей (узкое «горлышко» ): Возникает при деструктивной интерференции (колебания в противофазе):

Решая эту простую алгебраическую систему, найдем амплитуды исходных колебаний и (полагая ):

2. Анализ периодов и определение частот
Из графика мы можем определить два временных интервала:
— Период быстрых колебаний (): Это время одного полного цикла внутреннего высокочастотного колебания (несущей частоты). Оно связано со средней частотой двух складываемых колебаний:

— Период биений (): Это интервал времени между двумя последовательными узлами (или пучностями) огибающей. Он определяется разностью частот:

3. Изоляция и
Из полученных периодов мы можем составить систему для суммы и разности частот:

Сложив уравнения и разделив на 2, получим :

Вычтя второе уравнение из первого, найдем :

Если требуются циклические (линейные) частоты , то формулы принимают вид:

Ответ