v2.0.9794.34739
Fizyka dla każdego
Drgania sprzężone: mody normalne, warunki początkowe i energia · 1 min czytania

Czy jeden kadr wystarcza do rozpoznania modu?

Opublikowano: 25.10.2026
Wyślij link e-mailem Własna poczta Komentarze: 0

Oceń ten artykuł: od 1 do 5 gwiazdek
(0 głosów) . Jeszcze nie oddano głosów.

Kliknij gwiazdkę, aby od razu oddać ocenę. Klawiaturą wybierz gwiazdkę klawiszem Tab i naciśnij Enter lub spację. Jeden głos na materiał z danej przeglądarki.

W symetrycznym układzie ωₛ = 3,00 rad/s oraz ωₐ = 5,00 rad/s. Rozważ dwa niezależne starty. A: x₁(0) = x₂(0) = 0,0200 m i v₁(0) = v₂(0) = 0,0300 m/s. B: x₁(0) = +0,0200 m, x₂(0) = −0,0200 m, ale v₁(0) = v₂(0) = +0,0300 m/s. Który ruch jest pojedynczym modem? Zapisz qₛ(t) i qₐ(t) w obu przypadkach oraz sprawdź prędkości w chwili startu.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wskazówka

Wykonaj sumę i różnicę osobno dla położeń i dla prędkości. Dla q̈ + ω²q = 0 rozwiązanie z danymi początkowymi to q(0) cos(ωt) + q̇(0) sin(ωt)/ω.

Rozwiązanie

1. Start A

qₛ(0) = 0,0200 m, q̇ₛ(0) = 0,0300 m/s, natomiast qₐ(0) = q̇ₐ(0) = 0. W całym ruchu qₐ = 0, a:

q_s(t)=0{,}0200\cos(3t)+0{,}0100\sin(3t)\quad[\mathrm m].

Czas t podajemy w sekundach, współczynnik 3 w rad/s. Oba ciężarki wykonują ten sam ruch. Jego amplituda √(0,0200² + 0,0100²) ≈ 0,02236 m jest większa od początkowego wychylenia, ponieważ na starcie mają także energię kinetyczną.

2. Start B

Teraz qₛ(0) = 0, q̇ₛ(0) = 0,0300 m/s, qₐ(0) = 0,0200 m i q̇ₐ(0) = 0. Dlatego:

q_s(t)=0{,}0100\sin(3t)\quad[\mathrm m],\qquad q_a(t)=0{,}0200\cos(5t)\quad[\mathrm m].

Wzbudzone są oba mody. Przeciwny układ położeń w jednej chwili nie wystarcza do nazwania całego ruchu antysymetrycznym.

3. Kontrola prędkości

Po zróżniczkowaniu q̇ₛ(0) = 0,0300 m/s i q̇ₐ(0) = 0, zatem v₁(0) = q̇ₛ + q̇ₐ = 0,0300 m/s oraz v₂(0) = q̇ₛ − q̇ₐ = 0,0300 m/s. Gdyby dla B zachować tylko mod antysymetryczny, otrzymalibyśmy obie prędkości równe zero, wbrew treści. W ruchu jednomodowym zarówno wektor położeń, jak i wektor prędkości muszą mieć kształt tego samego modu.

Powiązana teoria

Dwa sprzężone oscylatory: dlaczego mają dwa mody normalne?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny

Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »

Ostatnie materiały autora

Wszystkie materiały autora »

Komentarze (0)

Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.

Dodaj komentarz

Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto

Emotikony

Zaznacz tekst i wybierz formatowanie lub użyj Ctrl/Cmd+B, I, U w polu komentarza. Znaczniki HTML nie są wykonywane.

Wybór wszystkich komentarzy obejmuje odpowiedzi. Powiadomienia wymagają potwierdzenia adresu; zrezygnujesz z nich przez link w wiadomości.

← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.