Oscilator mecanic în regim sinusoidal forțat (animație Flash)
Să manipulăm figura.
Un obiect cilindric de masă m este suspendat de un arc de rigiditate k și se aruncă într-un lichid care exercită o forță de frecare „fluidă”, proporțională cu viteza, cu un coeficient h, care depinde de vâscozitatea lichidului. Un dispozitiv sub formă de scripeți face posibilă impunerea unei excitații sinusoidale pe oscilator .
Parametrii oscilatorului sunt:
- propria pulsație:? 0 = (k/m) 1/2
- termenul său de amortizare:? = h/2m
- factorul său de calitate: Q =? 0/2?
Ecuația mișcării este scrisă, prin aplicarea principiului fundamental al dinamicii într-un referențial fix:
mx "= -h * x'- k * (x-y), dacă notăm cu x (t) mișcarea masei și y (t) mișcarea capătului superior al arcului.
Cu alte cuvinte, putem scrie:
Vedeți această pagină pentru ecuația diferențială și aceasta pentru animația regimului liber.
Manipularea
Pe cutia dispozitivului există un comutator On/Off și un buton rotativ (roșu) pentru setarea frecvenței. Un glisor vă permite să alegeți valoarea factorului de calitate (creșterea Q este echivalentă cu utilizarea unui lichid cu vâscozitate mai mică).
În dreapta dispozitivului putem vedea graficele excitației și mișcării masei. Graficul superior poate fi „tras” cu mouse-ul și suprapus pe celălalt, pentru a compara curbele. Apăsarea butonului „Șterge” șterge aceste curbe. În stânga sus este graficul câștigului (amplitudinea oscilației masei/amplitudinea excitației)