Symulacja drgań wymuszonych z tłumieniem

Symulacja przedstawia ruch ciężarka na sprężynie, której drugi koniec przyczepiony jest do drgającej poprzeczki. Górny wykres, to zależność wychylenia x ciężarka od czasu t. Na dolnym wykresie, na osiach odłożono wychylenie x i prędkość ciężarka v. Możemy zmieniać współczynnik tłumienia, częstotliwość własną układu i częstotliwość wymuszenia.

R1OEWk6rGNrjo1
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Symulacja prezentuje ciężarek drgający na sprężynie pod wpływem poruszającej się poprzeczki na której jest ona zawieszona. W symulacji można sterować wartością tłumienia, częstotliwością własną układu oraz częstotliwością siły wymuszającej za pomocą suwaków. Współczynnik tłumienia użytkownik dobiera z zakresu od 0 do 0,05 co 0,1. Częstotliwość układu w jednostkach Hercach od 1 do 10 co 0,01. Częstotliwość wymuszenia, również w Hercach od 1 do 10 co 0,1. W symulacji na bieżąco rysują się wykresy: zależności wychylenia od czasu kolorem niebieskim i zależności prędkości od wychylenia kolorem zielonym.  Wykres wychylenia od czasu jest sinusoidą, natomiast wykres zależności prędkości od wychylenia jest elipsą.

1
Polecenie 1

Ustaw współczynnik tłumienia = 0,2, częstotliwość własną układu = 6, częstotliwość wymuszenia = 6. Zapisz wartość amplitudy po ustaleniu się drgań. Zmień częstotliwość wymuszenia na mniejszą, a potem na większą i zapisz obie wartości amplitudy. Wyjaśnij różnice wartości amplitud.

uzupełnij treść
Polecenie 1
R1e9iYVJak5vd
Ćwiczenie alternatywne. Wybierz odpowiedź poprawną. Wykres zależności wychylenia od czasu dla drgań harmonicznych jest: Możliwe odpowiedzi: 1. okręgiem, 2. parabolą, 3. sinusoidą
1
Polecenie 2

Ustaw współczynnik tłumienia = 0, częstotliwość własną układu = 6, częstotliwość wymuszenia = 6. Zaobserwuj, jak zmienia się amplituda drgań. Czy ustala się stan drgań? Wyjaśnij to zjawisko.

uzupełnij treść
Polecenie 2
RM41tu3jqcZeM
Ćwiczenie alternatywne. Wybierz odpowiedź poprawną. Gdy częstotliwość generatora drgań będzie rosła powyżej częstotliwości rezonansowej odbiornika to: Możliwe odpowiedzi: 1. amplituda odbiornika będzie rosła, 2. częstotliwość odbiornika będzie rosła, 3. amplituda i częstotliwość odbiornika będzie malała