ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ & ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Σχετικά έγγραφα
ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ ΚΑΙ ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

EΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ TAΛANTΩΣEIΣ

ΠΟΛΩΤΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ (Polaroids)

γραπτή εξέταση στο µάθηµα ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ ΓΕΙΤΟΝΑ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΥΖΕΥΓΜΕΝΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

D b < 2mω0 (εκτός ύλης) m

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΚΥΜΑΤΑ ΣΕ 2 & 3 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

Φυσική για Μηχανικούς

5.15 Εφαρμογές της ομογενούς Δ.Ε. 2ης τάξης με σταθερούς συντελεστές

Εάν η εξωτερική περιοδική δύναμη είναι της μορφής F δ =F max ημω δ t, τότε η εφαρμογή του 2 ου Νόμου του Νεύτωνα δίνει: dx b dt

ΑΠΑΝΤΉΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤAΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2009 Επιμέλεια: Νεκτάριος Πρωτοπαπάς.

ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΑΠΛΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ TAΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Φυσική για Μηχανικούς

ΘΕΜΑ 1ο. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

γ /ω=0.2 γ /ω=1 γ /ω= (ω /g) v. (ω 2 /g)(x-l 0 ) ωt. 2m.

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις (1ο μέρος)

Φυσική για Μηχανικούς

ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΙΔΩΛΩΝ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ MAXWELL ΘΕΩΡΙΑ

Οι ταλαντώσεις των οποίων το πλάτος ελαττώνεται με το χρόνο και τελικά μηδενίζονται λέγονται φθίνουσες

Ημερομηνία: Τετάρτη 04 Απριλίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΩΝ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΜΑΖΑΣ

Φυσική για Μηχανικούς

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2019

Πέµπτη, 3 Ιουνίου 2004 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΑΡΜΟΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Αρµονικοί ταλαντωτές

ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις να επιλέξετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση χωρίς να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Ατομική και ηλεκτρονιακή δομή των στερεών

ΕΝΟΣ ΒΑΘΜΟΥ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑΣ

Η διάταξη εξαναγκασμένων ταλαντώσεων του σχολικού βιβλίου

Πέµπτη, 6 Ιουνίου 2002 ΘΕΤΙΚΗ και ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ

Στα ερωτήματα 1,2.3,4 του ζητήματος αυτού μια πρόταση είναι σωστή να την κυκλώσετε)

Φυσική για Μηχανικούς

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

Εξαναγκασµένες φθίνουσες ταλαντώσεις

Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής, Σωστό-Λάθος

γ. Για την απώλεια της ενέργειας αφαιρούμε την ενέργεια που είχε το σώμα τη χρονική στιγμή t 1, αυτή της

ΜΙΑ ΚΡΟΥΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

Ε Ρ Ω Τ Η Σ Ε Ι Σ Σ Τ Ι Σ Φ Θ Ι Ν Ο Υ Σ Ε Σ Τ Α Λ Α Ν Τ Ω Σ Ε Ι Σ

Σκοπός του κεφαλαίου είναι η κατανόηση των βασικών στοιχείων μιας στατιστικής έρευνας.

Αρµονικοί ταλαντωτές

ΣΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: ΦΥΣΙΚΗ-ΙΙΙ (ΚΥΜΑΤΙΚΗ)

ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΣΤΗΝ ΥΛΗ ΘΕΩΡΙΑ

Φυσική για Μηχανικούς

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 A ΦΑΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ

Φθίνουσες ταλαντώσεις

2 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1) ΘΕΜΑΤΑ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΟΡΜΗ - ΚΡΟΥΣΕΙΣ

ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΟΣ ΒΑΘΜΟΥ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑΣ 33

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΙΣ ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:.ΤΜΗΜΑ:.

2 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1) ΘΕΜΑΤΑ

Ένα σύστημα εκτελεί ελεύθερη ταλάντωση όταν διεγερθεί κατάλληλα και αφεθεί στη συνέχεια ελεύθερο να

Κεφάλαιο 13. Περιοδική Κίνηση

Αρµονικοί ταλαντωτές

Κεφάλαιο 1: Κινηματική των Ταλαντώσεων

Physics by Chris Simopoulos. Άρα. Άρα. sec. Άρα ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΛΥΣΕΙΣ Από την εξίσωση του πλάτους για τη φθίνουσα ταλάντωση έχουμε

Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 23/9/2015 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Πολλαπλασιάζοντας και τα δύο µέλη επί x& και ολοκληρώνοντας ως προς t φθάνουµε στη σχέση. dv dx

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 3 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών Τζιόλας Χρήστος

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Α ΦΑΣΗ

Θεωρούμε ένα σύστημα με N βαθμούς ελευθερίας, το οποίο θα περιγράφεται από N συντεταγμένες ψ 1 (t), ψ 2 (t),..., ψ N (t).

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

α. Από τη μάζα του σώματος που ταλαντώνεται. β. Μόνο από τα πλάτη των επιμέρους απλών αρμονικών ταλαντώσεων.

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΙΣ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 180min ΤΜΗΜΑ:. ONOMA/ΕΠΩΝΥΜΟ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΘΕΜΑ 1 ο ΘΕΜΑ 2 ο ΘΕΜΑ 3 ο ΘΕΜΑ 4 ο ΣΥΝΟΛΟ ΜΟΝΑΔΕΣ

papost/


ΒΑΣΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑΣ Ι.

ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΜΕ ΑΠΟΣΒΕΣΗ ΚΑΙ ΔΙΕΓΕΡΣΗ

1. Ένα σώμα m=1kg εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση και η μεταβολή της επιτάχυνσής του σε συνάρτηση με το χρόνο, φαίνεται στο σχήμα.

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΟΥ ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΚΑΝΟΝΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΣΗΣ ΡΥΘΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Φυσική (Ε) Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Ενότητα 2: Θεωρία ταλαντώσεων (Συνοπτική περιγραφή) Αικατερίνη Σκουρολιάκου. Τμήμα Ενεργειακής Τεχνολογίας

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 02/02/2017 ΜΟΝΟ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΕΠΙ ΠΤΥΧΙΩ ΦΟΙΤΗΤΕΣ , (1) R1 R 2.0 V IN R 1 R 2 B R L 1 L

Εξαναγκασμένες μηχανικές ταλαντώσεις

Exουμε βρεί την εξίσωση κύματος: λν = υ, όπου υ = Τ /μ στη περίπτωση της χορδής. Οπότε. υ ν = = λ

ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ (ΑΜΕΙΩΤΕΣ) ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1, ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 4: ΡΥΘΜΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ [Κεφ. 2.4: Ρυθμός Μεταβολής του σχολικού βιβλίου]. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

Φθίνουσες Εξαναγκασμένες Ταλαντώσεις. Ομάδα Γ.

Ασκήσεις Εμπέδωσης Μηχανικ ές ταλαντώέ σέις

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α κ. 2. Σε µία εξαναγκασµένη µηχανική ταλάντωση µάζας ελατηρίου που η δύναµη του διεγέρτη είναι της µορφής F= F0

ροή ιόντων και µορίων

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΟΝΟΜ/ΜΟ: ΤΜΗΜΑ: ΘΕΜΑ 1 Ο. 1 ο κεφάλαιο: «ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ» 1.1 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: F(N) x(m) 1.2 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση:

Φυσική για Μηχανικούς

k c (1) F ελ f ( t) F απ 1

ΛΥΣΕΙΣ. Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΚΑΙ ΣΩΣΤΟΥ ΛΑΘΟΥΣ ΜΕ ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΡΟΣ 2. έχει το φυσικό του μήκος και η πάνω άκρη του είναι δεμένη σε σταθερό σημείο.

B ΚΥΚΛΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΩΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΩΝ ΣΥΓΧΡΟΝΟ Προτεινόμενα Θέματα Γ ΓΕΛ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ Φυσική ΘΕΜΑ Α

Transcript:

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ & ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ Συγγραφή Επιμέλεια: Παναγιώτης Φ. Μίρας ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Φθίνυσα Ταλάντση Φθίνυσα λέγεται κάθε ταλάντση τ πλάτς της πίας ελαττώνεται συνεχώς και μηδενίζεται βαθμιαία. Η απόσβεση αυτή φείλεται σε αντιστάσεις (μηχανικές, ηλεκτρικές κ.α.) και στην πραγματικότητα εμφανίζεται σε όλες τις ταλαντώσεις πυ γίννται στη φύση. Μια συνήθης περίπτση τέτιυ είδυς ταλάντσης είναι η απλή αρμνική ταλάντση ενός σώματς, στην πία όμς εμφανίζεται και μια δύναμη αντίστασης Τ αντίθετη της ταχύτητας και ανάλγη με αυτή. Δηλαδή: Τ = -bυ = -bdx/, όπυ b η σταθερά απόσβεσης. Τότε σύμφνα με τ νόμ τυ Newton η εξίσση κίνησης είναι: F mα kx - dx b d x m d x b dx m k m x 0 () Θέτντας γ = b/m και k / m (φυσική συχνότητα) η () γράφεται: d x γ dx x 0 η πία είναι μια διαφρική εξίσση δεύτερης τάξης με σταθερύς συντελεστές. () Αν γ (μικρή απόσβεση), η λύση της () είναι: γt x(t) e cos( t φ) όπυ Α και φ σταθερές, ι τιμές τν πίν πρσδιρίζνται από τις αρχικές συνθήκες και γ. Συνεπώς η απόσβεση πρκαλεί μείση της συχνότητας ταλάντσης καθώς και μείση τυ πλάτυς ταλάντσης, τ πί δίνεται από τν όρ e γt της (3) και δεν είναι σταθερός. Η ενέργεια πυ χάνεται από τ ταλαντύμεν σώμα απρρφάται από τ περιβάλλν μέσ. (3) Αν γ (κρίσιμη απόσβεση) τότε η γενική λύση της () είναι: γt x(t) ( t)e (4) όπυ Α,Β σταθερές καθριζόμενες από τις αρχικές συνθήκες. Αν γ (μεγάλη απόσβεση) τότε η γενική λύση της () είναι: x(t) ( e pt e pt ) e γt, όπυ p γ (5) ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Παρατηρείται ότι στις περιπτώσεις κρίσιμης και μεγάλης απόσβεσης, η κίνηση δεν είναι περιδική. Ακλύθς στ Σχήμα 9.7 φαίνεται η γραφική απεικόνιση της απμάκρυνσης τυ ταλανττή από τη θέση ισρρπίας συναρτήσει τυ χρόνυ για τις τρεις παραπάν περιπτώσεις. x A γ +Ae -γt x A γ O t γ -A (α) -Ae -γt O Σχήμα 9.7 (β) t ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Εξαναγκασμένη Ταλάντση Οι ταλαντώσεις πυ παράγνται όταν τ ταλαντύμεν σύστημα δέχεται μια εξτερική περιδική διεγείρυσα δύναμη λέγνται εξαναγκασμένες ταλαντώσεις. Οι εξαναγκασμένες ταλαντώσεις έχυν τη συχνότητα της εξτερικής δύναμης και όχι τη φυσική συχνότητα τυ συστήματς. Παραδείγματα εξαναγκασμένης ταλάντσης απτελύν μια γέφυρα η πία δνείται υπό την επίδραση τυ βήματς τν στρατιτών πυ περνύν πάν από αυτή ή διαπασών τ πί δνείται όταν εκτεθεί στην περιδική δύναμη ενός ηχητικύ κύματς. Επμένς η κίνηση ενός σώματς μάζας m στ πί ασκύνται ι δυνάμεις kx, -bυ (απόσβεση) και Focost (διεγείρυσα δύναμη) είναι εξαναγκασμένη ταλάντση, πυ περιγράφεται από την εξίσση κίνησης: dx d x F mα kx b F cos t m Θέτντας γ = b/m και k / m η παραπάν εξίσση παίρνει τη μρφή: d x dx F γ x cos t (6) m Η (6) είναι μια μη μγενής διαφρική εξίσση δεύτερης τάξης με σταθερύς συντελεστές, η γενική λύση της πίας είναι: γt x(t) sin( t δ) e cos( t φ) (7) όπυ F (8) m ( (γ) ) γ και δ tan τ πλάτς και η διαφρά φάσης της εξαναγκασμένης ταλάντσης αντίστιχα. Ο δεύτερς όρς της (7) μειώνεται εκθετικά με τ χρόν κι έτσι έχει σημασία στην αρχή της ταλάντσης. Άρα τ σώμα τελικά εκτελεί απλή αρμνική ταλάντση με συχνότητα ίση με αυτή της διεγείρυσας δύναμης (η πία αναπληρώνει την απώλεια ενέργειας από τις απσβέσεις), όπυ περιγράφεται από τν πρώτ όρ της (7). (9) ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Παρατήρηση Από τη σχέση (8) απδεικνύεται ότι τ πλάτς της εξαναγκασμένης ταλάντσης γίνεται μέγιστ όταν γ. Η χαρακτηριστική αυτή τιμή της εξτερικής συχνότητας στην πία τ πλάτς ταλαντώσες γίνεται μέγιστ λέγεται συχνότητα συντνισμύ και η κατάσταση αυτή τυ συστήματς λέγεται συντνισμός. Γενικά όσ μικρότερη είναι η απόσβεση σε ένα σύστημα τόσ πι κντά στη φυσική συχνότητα είναι η συχνότητα συντνισμύ.στην ριακή περίπτση όπυ δεν υπάρχει απόσβεση (γ=0), η εξτερική συχνότητα πρσεγγίζει τη φυσική με απτέλεσμα τ πλάτς της ταλάντσης να απειρίζεται ( ). Στ Σχήμα 9.8 φαίνεται τ πλάτς μιας εξαναγκασμένης ταλάντσης συναρτήσει της εξτερικής συχνότητας για διαφρετικύς συντελεστές απσβέσες. ( ) A b=0 b 0 b >b O Σχήμα 9.8 ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Άσκηση Σματίδι μάζας m = kgr κινείται πάν στν άξνα x και έλκεται από την αρχή Ο με μια δύναμη μέτρυ F = 4x Nt. Αν για t = 0 είναι xo =0 m και υ = 0 να υπλγιστύν: α) Η διαφρική εξίσση κίνησης και η περίδς της ταλάντσης. β) Η θέση και η ταχύτητα τυ σματιδίυ συναρτήσει τυ χρόνυ. γ) Αν στ σματίδι επιδρά επιπλέν μια δύναμη τριβής μέτρυ Τ = υ Nt, όπυ υ η ταχύτητα, να υπλγιστύν ι συναρτήσεις x(t) και υ(t). Λύση α) Ο ς νόμς τυ Newton δίνει: F mα F mx 4x x x 4x 0 () δηλαδή τ σματίδι εκτελεί απλή αρμνική ταλάντση περί τ Ο με κυκλική συχνότητα 4 rad / sec και περίδ π / π sec. β) Η γενική λύση της () είναι: x (t) Acos(t φ) () dx πότε υ( t) sin( t φ) (3) Οι αρχικές συνθήκες στις (), (3) δίνυν: 0 = Acosφ (4) 0 sin φ sinφ 0 φ nπ (n ακέραις) και η (4) δίνει για τ πλάτς ταλάντσης: Α=0m Άρα : x(t) 0cos(t nπ) m υ(t) 0sin(t nπ) m/sec ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 γ) Η περίπτση αυτή αντιστιχεί σε φθίνυσα ταλάντση και ς νόμς τυ Newton τώρα δίνει: F mα F T mx -4x- x x x 4x 0 (5) Συγκρίνντας την (5) με την εξίσση (9-4) παρατηρείται ότι γ= rad/sec και = red/sec. Οπότε (μικρή απόσβεση) και η λύση της (5) είναι της μρφής : γ x(t) Ae γt cos( t φ) Αe cos( t φ) - (6) όπυ γ 4 3 rad / sec. Η ταχύτητα είναι : dx t υ(t) e cos( t φ) sin( t φ) (7) Οι αρχικές συνθήκες στις (6) και (7) δίνυν: 0=Αcosφ (8) 0 (cos φ sin φ) cosφ 3 sin φ 0 φ -π/ 6 και η (8) δίνει για τ αρχικό πλάτς ταλάντσης: 0 cos( π/6),5 m Άρα: x(t),5e t cos( 3t π/6) m υ(t),5e t [cos( 3t - π / 6) 3 sin( 3t - π / 6)] m/sec ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Άσκηση Τ πλάτς ενός αρμνικύ ταλανττή με απόσβεση πέφτει στ /e της αρχικής τιμής μετά από n περιόδυς. Να δειχθεί ότι λόγς της περιόδυ Τ με απόσβεση πρς την περίδ Τ χρίς απόσβεση δίνεται από τη σχέση: 4π n Λύση Η περίδς τυ ταλανττή χρίς απόσβεση είναι: π π () ενώ με απόσβεση είναι: π π () όπυ γ γ (3) Αφύ τ πλάτς τυ ταλανττή με απόσβεση πέφτει στ /e της αρχικής τιμής μετά από n περιόδυς, πρκύπτει σύμφνα με την εξίσση θέσης αρμνικύ ταλανττή με μικρή απόσβεση για φ=0: x(t) Ae γt cos t e e e e γnt γnt cos nt e γ Επμένς η (3) λόγ τν (), () και (4) δίνει: nt () e γnt cosπn (4) 4π 4π n 4π n 4π n ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Άσκηση 3 Ένας αρμνικός ταλανττής παρυσιάζει κρίσιμη απόσβεση. Αν τη χρνική στιγμή t = 0 είναι x(0) = xo και υ(0)=0 να υπλγισθεί η θέση και η ταχύτητα συναρτήσει τυ χρόνυ. Λύση Η χρνική μεταβλή της θέσης ενός αρμνικύ ταλανττή πυ παρυσιάζει κρίσιμη απόσβεση είναι: γt x(t) (A Bt)e () Άρα η ταχύτητα είναι : dx γt γt υ (t) γe e t( γ)e -γt υ( t) [ γ ( γt)]e () -γt Οι αρχικές συνθήκες στις () και () δίνυν: x και 0 ( γ ) γ γx Άρα: x (t) x ( γt)e -γt και υ(t) ( γx όπυ γ=b/m. γx γ x t)e -γt υ(t) γ x te γt ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Άσκηση 4 Δίνεται απλό εκκρεμές μήκυς, τ πί βρίσκεται στν αέρα και τ πλάτς της γνίας ταλάντσης μειώνεται από 6 σε 5,4 σε χρόν 7min. Να βρεθεί η εξίσση της ταλάντσης, χρόνς ηρέμησης και η κυκλική συχνότητα. Λύση m Τ εκκρεμές αυτό απτελεί φθίνυσα ταλάντση, η εξίσση κίνησης της πίας είναι: d φ dφ γ φ 0 Η γενική λύση της παραπάν είναι: γt φ(t) φ e cost () o όπυ φ o γ η κυκλική συχνότητα της ταλάντσης και o π π 6 6rad rad τ αρχικό πλάτς της ταλάντσης. 360 30 Η χρνική μείση τυ πλάτυς της ταλάντσης δίνεται από τη σχέση: Έτσι για t = 7min = 60 sec είναι Άρα η () δίνει: Φ(t) Φ 5,4 γt φ o e () o π 5,4rad 360 0,03πrad π 60γ 60γ 0,03π e e 0,9 60γ n0,9 γ 6,5 0 30 g 0 Η φυσική συχνότητα τυ εκκρεμύς είναι : 0 rad / sec 5 sec Άρα: γ 0 (6,5 0 5 ) 9,999 3,6rad / sec Συνεπώς: φ(t) π e 30 6,50 5 t cos(3,6t) rad Ο χρόνς ηρέμησης αντιστιχεί στ χρόν στν πί τ πλάτς της ταλάντσης θα μηδενιστεί, δηλαδή όταν Φ(t) 0 κι αυτό συμβαίνει όταν e γt 0, δηλαδή για t. Συνεπώς θερητικά μετά από άπειρ χρόν τ εκκρεμές θα ηρεμήσει. ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Άσκηση 5 Από κατακόρυφ ελατήρι σταθεράς k=00 N/m εξαρτάται σώμα μάζας m=5kgr. Στ σώμα εφαρμόζεται εξτερική περιδική δύναμη F(t) = 50cos5t Nt, καθώς ασκείται σε αυτό μια δύναμη τριβής Τ = -0υ Νt. Να υπλγιστύν: α) Η συχνότητα, τ πλάτς και η περίδς στην μόνιμη κατάσταση της εξαναγκασμένης ταλάντσης. β) Η απμάκρυνση συναρτήσει τυ χρόνυ στην μόνιμη κατάσταση. Λύση α) Στην μόνιμη κατάσταση τ σύστημα ταλαντώνεται με τη συχνότητα της εξτερικής περιδικής δύναμης. Δηλαδή = 5rad/sec. Άρα η περίδς της εξαναγκασμένης ταλάντσης είναι : π π sec 5 Τ πλάτς της εξαναγκασμένης ταλάντσης είναι: m ( F ) (γ) όπυ k 00 b 0 0 4 rad / sec και γ 0,4 rad / sec. m 5 m 5 5 Άρα : 5 50 (5 4) (0,8 4) 5 50 430,76 0,9 m β) Η απμάκρυνση συναρτήσει τυ χρόνυ τυ εξαναγκασμένυ ταλανττή στη μόνιμη κατάσταση είναι: x(t) = Asin(t-δ) όπυ δ tan γ tan 3, tan 5 4 3, 0,5 rad Άρα: x(t) = 0,9sin(5t-0,5) m ΣΟΛΩΜΟΥ 9 - ΑΘΗΝΑ 693 946778