Правка

albert правка от
правка #20739 предыдущая #20738 ← раньше позже →
@@ -1,4 +1,3 @@
−
Условие:
Почему при вынужденных колебаниях осциллятора с частотой, меньшей его собственной частоты, направления смещения и вынуждающей силы совпадают, а при частоте, большей собственной, противоположны?
@@ -8,13 +7,13 @@
Совпадение или противоположность направлений смещения $x(t)$ и вынуждающей силы $F(t)$ определяется разностью фаз $\varphi$ между ними.
Уравнение установившихся вынужденных колебаний осциллятора под действием гармонической силы $F(t) = F_0 \cos(\omega t)$ имеет вид:
+\[
+x(t) = A \cos(\omega t - \varphi)
+\]
−
−$$x(t) = A \cos(\omega t - \varphi)$$
−
Амплитуда $A$ и фазовый сдвиг $\varphi$ задаются соотношениями:
\begin{align*}
−A &= \frac{F_0/m}{\sqrt{(\omega_0^2 - \omega^2)^2 + 4\gamma^2\omega^2}} \
+A &= \frac{F_0/m}{\sqrt{(\omega_0^2 - \omega^2)^2 + 4\gamma^2\omega^2}} \\
\operatorname{tg}\varphi &= \frac{2\gamma\omega}{\omega_0^2 - \omega^2}
\end{align*}
где $\omega_0$ — собственная частота, $\omega$ — частота вынуждающей силы, $\gamma$ — коэффициент затухания.
@@ -27,11 +26,9 @@
В пределе медленного изменения силы ($\omega \ll \omega_0$) сдвиг фаз $\varphi \to 0$.
Физический смысл: Система успевает подстраиваться под медленно меняющуюся силу. Основную роль играет упругая сила (квазиупругая сила осциллятора $k x$), которая компенсирует внешнюю силу в любой момент времени:
−
−
−$$F(t) \approx k x(t) \implies x(t) \approx \frac{F(t)}{k}$$
−
−
+\[
+F(t) \approx k x(t) \implies x(t) \approx \frac{F(t)}{k}
+\]
Так как жесткость $k > 0$, вектор смещения $x(t)$ направлен в ту же сторону, что и сила $F(t)$.
2. Высокие частоты ($\omega > \omega_0$)
@@ -43,7 +40,7 @@
Физический смысл: При высоких частотах определяющую роль начинает играть инерция тела (масса $m$). Из второго закона Ньютона при $\omega \gg \omega_0$ упругой силой и трением можно пренебречь по сравнению с ускорением:
\begin{align*}
−m a(t) \approx F(t) &\implies -m \omega^2 x(t) \approx F(t) \
+m a(t) \approx F(t) &\implies -m \omega^2 x(t) \approx F(t) \\
&\implies x(t) \approx -\frac{F(t)}{m\omega^2}
\end{align*}
ещё строк без изменений 5