المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Damped Simple Harmonic Motion  
  
1049   03:12 مساءً   date: 11-6-2018
Author : Papoulis, A
Book or Source :
Page and Part : ...


Read More
Date: 27-12-2018 1284
Date: 23-12-2018 939
Date: 23-12-2018 782

Damped Simple Harmonic Motion

Adding a damping force proportional to x^. to the equation of simple harmonic motion, the first derivative of x with respect to time, the equation of motion for damped simple harmonic motion is

 x^..+betax^.+omega_0^2x=0,

(1)

where beta is the damping constant. This equation arises, for example, in the analysis of the flow of current in an electronic CLR circuit, (which contains a capacitor, an inductor, and a resistor). The curve produced by two damped harmonic oscillators at right angles to each other is called a harmonograph, and simplifies to a Lissajous curve if beta_1=beta_2=0.

The damped harmonic oscillator can be solved by looking for trial solutions of the form x=e^(rt). Plugging this into (1) gives

 (r^2+betar+omega_0^2)e^(rt)=0

(2)

 r^2+betar+omega_0^2=0.

(3)

This is a quadratic equation with solutions

 r=1/2(-beta+/-sqrt(beta^2-4omega_0^2)).

(4)

There are therefore three solution regimes depending on the sign of the quantity inside the square root,

 D=beta^2-4omega_0^2.

(5)

The three regimes are summarized in the following table.

D regime
D<0 underdamping
D=0 critical damping
D>0 overdamping

If a periodic (sinusoidal) forcing term is added at angular frequency omega, the same three solution regimes are again obtained. Surprisingly, the resulting motion is still periodic (after an initial transient response, corresponding to the solution to the unforced case, has died out), but it has an amplitude different from the forcing amplitude.

The particular solution x^*(t) to the forced second-order nonhomogeneous ordinary differential equation

 x^..+p(t)x^.+q(t)x=Ccos(omegat)

(6)

due to forcing can be found using variation of parameters to be given by the equation

 x^*(t)=-x_1(t)int(x_2(t)g(t))/(W(t))dt+x_2(t)int(x_1(t)g(t))/(W(t))dt,

(7)

where x_1(t) and x_2(t) are the homogeneous solutions to the unforced equation

 x^..+p(t)x^.+q(t)x=0

(8)

and W(t) is the Wronskian of these two functions. Once the sinusoidal case of forcing is solved, it can then be generalized to any periodic function by expressing the periodic function in a Fourier series.


REFERENCES:

Papoulis, A. "Motion of a Harmonically Bound Particle." §15-2 in Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, pp. 524-528, 1984.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.