振動を理解する
スプリングの質量のような発振器は、定期的な動きを受けます。重要なプロパティは次のとおりです。
* 振幅(a): 平衡位置からの最大変位。
* 期間(t): 振動の1つの完全なサイクルにかかる時間。
* 周波数(f): 毎秒サイクル数(f =1/t)。
* 質量(m): 振動オブジェクトの質量。
* スプリング定数(k): 春の場合、これは春の剛性を決定します。
不足しているピース:スプリング定数(k)
これらのプロパティ間の関係は、次の方程式で説明されています。
* 角度周波数(ω): ω=2πf=2π/t
* ω、m、およびk:の関係 ω²=k/m
振幅を計算する方法
1。角周波数(ω)を見つけます: ω=2π/t(期間があります)。
2。スプリング定数(k):を見つけます k =mΩ²(質量とωがあります)。
3。振幅、速度、角周波数の関係を使用してください:
* 最大変位(振幅)で、速度はゼロです: v =0
* 平衡位置では、速度は最大です: v_max =aω
例:
0.5 kgの質量、1秒の期間があり、発振器は速度がゼロの最大変位(振幅)にあるとしましょう。
1。ω=2π/t =2π/1 =2πrad/s
2。 k =mΩ²=0.5 kg *(2πrad/s)²≈19.74n/m
3。最大変位で速度はゼロなので、振幅は現在の位置です。
結論
振幅を決定するには、スプリング定数(k)またはオシレーターのエネルギーに関する追加情報が必要です。 質量、周期、位置、速度のみを使用して振幅を計算することはできません。