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

Okres drgań, zanik obwiedni i powrót stanu to różne czasy

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.

Dla startu x₁(0) = A, x₂(0) = 0 i zerowych prędkości częstości modów wynoszą ωₛ = 4,00 rad/s oraz ωₐ = 5,00 rad/s. Wyznacz częstość szybkiego czynnika, czas pierwszego zaniku obwiedni x₁ i okres powtarzania się jej wartości bezwzględnej. Oblicz stan obu mas w chwili pierwszego zaniku obwiedni. Czy po jednym okresie obwiedni cały układ powróci do początkowych położeń i prędkości? Uzasadnij odpowiedź przez fazy modów, a nie sam kształt obwiedni.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wskazówka

Użyj ω̄ = (ωₐ + ωₛ)/2 i Δω = ωₐ − ωₛ. W chwili t = π s oraz t = 2π s podstaw bezpośrednio do cos(4t), cos(5t) i ich pochodnych.

Rozwiązanie

1. Trzy skale czasu

ω̄ = 4,50 rad/s i Δω = 1,00 rad/s. Okres szybkiego czynnika wynosi 2π/4,50 ≈ 1,396 s. Pierwsze zero obwiedni A|cos(t/2)| występuje przy t* = π s ≈ 3,142 s. Wartość bezwzględna obwiedni powtarza się po Tₒ = 2π s ≈ 6,283 s, bo |cos(t/2 + π)| = |cos(t/2)|.

2. Stan w chwili pierwszego zaniku obwiedni

W t* mamy cos(4π) = 1 oraz cos(5π) = −1. Stąd x₁ = A(1 − 1)/2 = 0, x₂ = A(1 + 1)/2 = A. Oba sinusy są zerowe, więc v₁ = v₂ = 0. Ten szczególny dobór częstości sprawia, że zanik obwiedni pierwszej masy pokrywa się z maksymalnym wychyleniem drugiej i zerowymi prędkościami.

Nie jest to ogólna własność czasu π/Δω. Dla innych stosunków częstości szybka faza może być inna. Nawet tutaj środkowa sprężyna pozostaje odkształcona o A, więc nie wolno przypisać całkowitej energii wyłącznie zewnętrznej sprężynie drugiej masy.

3. Czy po 2π s powraca cały stan?

Tak, dla tych konkretnych częstości. W t = 2π s fazy wynoszą 8π i 10π, czyli odpowiednio cztery i pięć pełnych cykli. Oba cosinusy wracają do 1, oba sinusy do 0: x₁ = A, x₂ = 0, v₁ = v₂ = 0.

Nie wystarczy jednak sam powrót obwiedni. Gdy częstości nie są współmierne, nie istnieje dodatni skończony czas dokładnego jednoczesnego powrotu obu faz. Obwiednia może się powtarzać, podczas gdy szybkie drgania mają w każdej takiej chwili inną fazę.

Powiązana teoria

Od warunków początkowych do dudnień i bilansu energii

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.