2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Условие параметрического возбуджения колебаний
Сообщение16.04.2015, 14:37 


25/06/11
47
Цитата:
Математический маятник состоит из жёсткого стержня, имеющего длину $l$ , с грузиком на конце. Ось вращения маятника совершает в вертикальном направлении гармонические колебания с малой амплитудой $d$ и с частотой $2\omega_0$. Методом гармонического баланса найти условие параметрического возбуждения колебаний маятника и выражение для стационарной амплитуды колебаний, считая, что $\omega_0^2=g/l$ , а добротность маятника равна $Q$ .
Указания: 1) Считать, что амплитуда колебаний не превышает значений, при которых допустимо заменить синус приближённым выражением $1-x^3/6$ . 2) В расчётах пренебрегать членами, содержащими произведение $mx^3$ , где $m$ - коэффициент модуляции переменного параметра а $x$ - отклонение маятника от вертикали.


Составляю функцию Лагранжа
$x=-l \sin{\varphi}$ и $y=-l \cos{\varphi} + d \sin{2\omega_0 t}$
$\dot{x}=-l \cos{\varphi} \dot{\varphi}$ и $\dot{y}=l \sin{\varphi}\dot{\varphi}+2\omega_0d\cos{2\omega_0t}$
$L=\frac{m}{2}\left(\dot{x}^2+\dot{y}^2\right)-mgy$
Получим уравнение Лагранжа (Сразу разложив синусы в ряд)
$\ddot{\varphi}-4\omega_0^2\frac{d}{l}\varphi\sin{2\omega_0t}+\frac{2}{3}\omega_0^2\frac{d}{l}\varphi^3\sin{2\omega_0t}+\frac{g}{l}\varphi-\frac{g}{6l}\varphi^3=0$
Добавим диссипацию, выкинем малый по условию член и сделаем замену $\omega_0^2=g/l$ и $d/l=m$ -коэф. модуляции.
$\ddot{\varphi}+2\delta\dot{\varphi}+\varphi\left(-4\omega_0^2m\sin{2\omega_0t}+\omega_0^2\right)-\frac{1}{6}\omega_0^2\varphi^3=0$ (добротность подставлю позже)
Сделаем замену $\omega_0^2\left(1-4m\sin{2\omega_0t}\right)=k$
Далее решением будем искать в виде $\varphi=A\sin{\omega t}+B\cos{\omega t}$
$-A\omega^2\sin{\omega t}-B\omega^2\cos{\omega t} +2\delta A\omega\cos{\omega t}-2\delta B\omeag\sin{\omega t}+A k\sin{\omega t}+B k\cos{\omega t}-\frac{\omega_0^2}{8}\left(A^3\sin{\omega t}+A^2B\cos{\omega t}+AB^2\sin{\omega t}+B^3\cos{\omega t}\right)=0$
$\sin(3\omega t)$ и косинус я выкинул руководствуясь методом гармонического баланса.
Распишем коэффициенты перед синусами и косинусами:
$\sin{\omega t}$ :: $A\left(-\omega^2+k-\frac{\omega_0^2}{8}C^2\right)+B(-2\delta\omega)=0$
$\cos{\omega t}$ :: $B\left(-\omega^2+k-\frac{\omega_0^2}{8}C^2\right)+A(+2\delta\omega)=0$
где $C^2=A^2+B^2$

Теперь возведем в квадрат и сложим.
$C^2\left(\left(-\omega^2+k-\frac{\omega_0^2}{8}C^2\right)^2+\left(2\delta\omega\right)^2\right)=0$
Теперь либо $C=0$ либо вторая скобка равна нулю. И из этого условия можно найти то что требуется, но вот не задача в скобках сумма квадратов. И корни могут быть только комплексные, а значит параметрического возбуждения не будет?

Не могу понять что я делаю не так.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group