Курсовик1
Корзина 0 0 руб.

Работаем круглосуточно

Доступные
способы
оплаты

Свыше
1 500+
товаров

Каталог товаров

Математичне та компютерне моделювання осцилюючих систем

В наличии
200 руб.

Скачати реферат Математичне та компютерне моделювання осцилюючих систем

После нажатия кнопки В Корзину нажмите корзину внизу екрана, в случае возникновения вопросов свяжитесь с администрацией заполнив форму

Задание 1. Найти эволюцию гармонического осциллятора

при начальных условиях:

а0=16/9, у(0) = у0 = α0 = 4, у'(0) = у0' = β0 = v0 = 4.

Построить график решения; указать характерные точки (нули, экстремумы).

Решение данного уравнения имеет вид: .

Определим необходимые значения.

Исходя из условия задания : .

В свою очередь, амплитуда А0 вычисляется как

Для начальной фазы применим формулу:

Подставив все значения в исходную формулу, получим:

На рис.1 показан график данной функции[1].

Рисунок 1. График эволюции гармонического осциллятора

На рис. 1 у(0)=4.

Экстремумы функции найдем из выражения

для целочисленных n.

Нули функции найдем из выражения

для целочисленных n.

Задание 2. Построить фазовый портрет решений при различных начальных условиях при фиксированном значении , где - индивидуальное значение из задания 1.

Для составления фазового портрета воспользуемся формулой

Выразим y(t), y' (t):

Тогда производная будет равна

В свою очередь, амплитуда А0 вычисляется как

Для начальной фазы применим формулу:

Взяв данные у(0) = 4, у'(0) = 4,подставим их в формулу:

По полученной формуле, выполним расчёт фазового портрета для других у(0), у'(0).

Если у(0) = 6, то

Тогда

Рисунок 2. Фазовые портреты

Задание 3. Найти эволюцию осциллятора с затуханием (диссипацией) (γ>0) при начальных условиях: γ=3/2, ω02=5/4, у(0) = α0 = 2, у'(0) = β0 =6.

Построить график решения уравнения .

Так как γ>ω, то в данном случае присутствует сильное затухание.

Эволюция гармонического осциллятора с сильным затуханием описывается функцией:

,

где

Подставим имеющиеся значения в вышеуказанные формулы.

При начальных условиях: γ=3/2, ω02=5/4, у(0) = α0 = 2, у'(0) = у10 =6

Значения, полученные выше, подставим в исходную формулу:

,

Построим график по полученным результатам (рис.3).

Рисунок 3. График эволюции осциллятора с затуханием

Задание 4. Найти эволюцию осциллятора при слабом затухании (0<γ<ω), взяв новое значение γ в задании 3. Выделить характерные точки.

Данные варианта : γ=√2, ω02=5/4, у(0) = α0 = 2, у'(0) = β0 =6.

Так как γ2 = 2, то наше значение не удовлетворяет условию слабого затухания. Выберем γ=0,25.

Для данного типа затухания применим формулу:

где А0 - амплитуда, ω- частота колебаний, φ- начальная фаза.

Данные параметры вычислим при помощи следующих формул:

Т.о., так как у(0) = α0 = 2, у'(0) = β0 =6,

Подставив данные значения в исходное уравнение, получим:

Нули функции найдем из выражения

для целочисленных n.

Экстремумы функции найдем из выражения

для целочисленных n.

Построим график по полученным результатам (рис.4).


Рисунок 4. График эволюции осциллятора при слабом затухании.

Задание 5. В задании №3, положить коэффициент затухания γ=ω0=√(5/4). Остальные индивидуальные параметры у(0) = α0 = 2, у'(0)=β0=6.

Построить график решения для индивидуальных параметров. Указать характерные точки.

Колебания, когда γ=ω0 , являются колебаниями с критическим затуханием. То есть, после прохода данного значения осциллятор будет выполнять неколебательные движения. В данном случае уравнение эволюции имеет вид:

где γ - коэффициент затухания, С10, С2 = γу0+ v0.

Поставляя начальные условия, получим

С10=2,

С2 = √(5/4)*2+ 6=8,23.

Подставив данные значения в исходное уравнение, имеем:

Ноль функции: отсутствует.

Для нахождения максимума функции найдем производную функции и приравняем ее нулю:

Для нахождения точки перегиба функции найдем вторую производную функции и приравняем ее нулю:

Функция имеет максимум в точке 0,658 и перегиб в точке 1,559.

Рисунок 5. График колебаний с критическим затуханием

Сравнивая рис. 3 и 5, видим, что во втором случае затухание действительно происходит быстрее.

[1] Здесь и далее вычисления проведены в программе МатКАД 14.

Loading...

Последние статьи из блога

Типология интернет-ресурсов

Cовершенствование трудовых коммуникаций работников с позиции экосистемного подхода

Особенности развития малого бизнеса в сфере производства и реализации товаров народного потребления

Развитие представлений о форме предметов у детей старшего дошкольного возраста посредством игр – головоломок

Теоретический обзор темы исследования

Український туризм: проблеми та перспективи

Законодательная база Украины в области телекоммуникаций

Мобильный рынок Украины и его основные игроки

История возникновения мобильной связи

Характеристика показателей прибыли и рентабельности

Организация социального туризма

Характеристика средств, стратегий и рынков социального туризма

Изучение теоретических аспектов понятия «Социальный туризм», доступные возможности

Способы организации перевозки грузов. Понятие «мультимодальные перевозки»

Теоретические основы изучения неологизмов в современном англоязычном публицистическом тексте

Теоретические аспекты управления запасами в организации

​ Формирование решений, направленных на снижение экологического влияния промышленных компаний

Интеграция и причины кооперации предприятий в условиях рыночных трансформаций

Основи викладання предмета «спеціальна технологія» у закладах професійно-технічної освіти

Організаційно-педагогічні та методичні основи навчання з предмета «спеціальна технологія» у закладах професійно-технічної освіти