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

(1)

where  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 .

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

(2)

(3)

This is a quadratic equation with solutions

(4)

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

(5)

The three regimes are summarized in the following table.

	regime
	underdamping
	critical damping
	overdamping

If a periodic (sinusoidal) forcing term is added at angular frequency , 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  to the forced second-order nonhomogeneous ordinary differential equation

(6)

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

(7)

where  and  are the homogeneous solutions to the unforced equation

(8)

and  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.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم صناعة الشبابيك يشرع بإدامة شباكين قديمين لمرقد الإمامين العسكريين (عليهما السلام)

فرقة العباس (عليه السلام) تختتم خدماتها المقدمة للزائرين في سامراء

موكب العتبتين المقدستين يحيي ذكرى استشهاد الإمام الهادي (عليه السلام) في سامراء

العتبة العسكرية المقدسة تكرّم وفد العتبة العباسية المقدسة لمشاركته في تقديم الخدمات للزائرين

المزيد

الآخبار الصحية

كنز غذائي على طبقك.. ماذا تفعل السبانخ بجسمك؟

ما لا يتوقعه أحد.. "سر غذائي" في الجبن الدسم

لتحسين الهضم والنوم.. هذا أفضل وقت لتناول العشاء

10 طرق بسيطة وغير مألوفة لحرق المزيد من السعرات يوميا

المزيد

الآخبار التكنلوجية

سابقة بعالم الطيران.. طائرة تقرر الهبوط بنفسها بعد ظرف طارئ

"الإنفلونزا الخارقة" تكتسح دول العالم.. وتثير قلقا كبيرا

مرحلة ما قبل الأعراض.. دواء جديد يستهدف "شرارة" الزهايمر

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

المزيد