α - stałe 1 α, s F ± Ψ taka sama Drgania nieliniowe (anharmoniczne) Harmoniczne: Inna zależność siły od Ψ : - układ nieliniowy,

Podobne dokumenty
VII. Drgania układów nieliniowych

Drgania i fale II rok Fizyk BC

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

WYKŁAD FIZYKAIIIB 2000 Drgania tłumione

Ruch drgajacy. Drgania harmoniczne. Drgania harmoniczne... Drgania harmoniczne... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż.

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Ruch drgający

RUCH HARMONICZNY. sin. (r.j.o) sin

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Wykład z modelowania matematycznego. Przykłady modelowania w mechanice i elektrotechnice.

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Wykład 6 Drgania. Siła harmoniczna

DRGANIA OSCYLATOR HARMONICZNY

Plan wykładu. Ruch drgajacy. Drgania harmoniczne... Drgania harmoniczne. Oscylator harmoniczny Przykłady zastosowań. dr inż.

MECHANIKA II. Drgania wymuszone

Laboratorium Mechaniki Technicznej

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Wykład 1: Fale wstęp. Drgania Katarzyna Weron. WPPT, Matematyka Stosowana

Siła elektromotoryczna

Siła sprężystości - przypomnienie

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Drgania. O. Harmoniczny

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

MECHANIKA II. Drgania wymuszone

PRZYKŁADY RUCHU HARMONICZNEGO. = kx

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

Wyznaczanie prędkości lotu pocisku na podstawie badania ruchu wahadła balistycznego

Wykład FIZYKA I. 10. Ruch drgający tłumiony i wymuszony. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

m Jeżeli do końca naciągniętej (ściśniętej) sprężyny przymocujemy ciało o masie m., to będzie na nie działała siła (III zasada dynamiki):

WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab.

drgania h armoniczne harmoniczne

ver b drgania harmoniczne

DRGANIA OSCYLATOR HARMONICZNY

BADANIE DRGAŃ TŁUMIONYCH WAHADŁA FIZYCZNEGO

Sprawozdanie z zad. nr 4 Wahadło Matematyczne z Fizyki Komputerowej. Szymon Wawrzyniak / Artur Angiel / Gr. 5 / Poniedziałek 12:15

Kinematyka: opis ruchu

DRGANIA OSCYLATOR HARMONICZNY

TEORIA DRGAŃ Program wykładu 2016

3 Podstawy teorii drgań układów o skupionych masach

, to: Energia całkowita w ruchu harmonicznym prostym jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy.

Fale mechaniczne i akustyka

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Drgania układu o wielu stopniach swobody

Prosty oscylator harmoniczny

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Drgania, dynamika nieliniowa i chaos deterministyczny. Katarzyna Weron

Natomiast dowolny ruch chaotyczny, np. ruchy Browna, czy wszelkie postacie ruchu postępowego są przykładami ruchu nie będącego ruchem drgającym.

ENERGIA DYSYPACJI W SPRĘŻYSTOLEPKIM PRĘ CIE PRZY HARMONICZNYCH OBCIĄŻENIACH

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

4.2 Analiza fourierowska(f1)

dr inż. Paweł Szeptyński materiały pomocnicze do przedmiotu MECHANIKA TEORETYCZNA DYNAMIKA - ZADANIA

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

a, F Włodzimierz Wolczyński sin wychylenie cos cos prędkość sin sin przyspieszenie sin sin siła współczynnik sprężystości energia potencjalna

Powtórzenie drgań harmonicznych, mechanicznych i w obwodach elektrycznych RLC, obwody prądu zmiennego, samoindukcja (ćw. 1, 7, 8)

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

ELEKTRONIKA W EKSPERYMENCIE FIZYCZNYM

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Modelowanie obiektów opartych na sile sprężystości

SPEKTROSKOPIA RAMANA. Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej PŁ

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

1.1 Oscylator harmoniczny prosty

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Rys Ruch harmoniczny jako rzut ruchu po okręgu

Wykład 12: prowadzenie światła

θ = 0 lub = = g l dw dt Przykłady drgań: Wahadło matematyczne (małe wychylenia): Inaczej: m l(1-cosθ) Drgania i fale II rok Fizyki BC

Drania i fale. Przykład drgań. Drgająca linijka, ciało zawieszone na sprężynie, wahadło matematyczne.

DRGANIA MECHANICZNE. Poniższe materiały tylko dla studentów uczęszczających na zajęcia. Zakaz rozpowszechniania i powielania bez zgody autora.

Podstawy fizyki wykład 7

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Ć W I C Z E N I E N R M-2

Granica i ciągłość funkcji. 1 Granica funkcji rzeczywistej jednej zmiennej rzeczywistej

Mechanika. Wykład 7. Paweł Staszel

Fizyka Elementarna rozwiązania zadań. Część 20, 21 i 22 Przygotowanie: Grzegorz Brona,

Wykład 3 Ruch drgający Ruch falowy

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ROZSZERZALNOŚCI CIEPLNEJ METODĄ ELEKTRYCZNĄ

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XIX: Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

Wykład 9. Fizyka 1 (Informatyka - EEIiA 2006/07)

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

1.1 Wahadło anharmoniczne(m5)

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Drgania - zadanka. (b) wyznacz maksymalne położenie, prędkość i przyspieszenie ciała,

WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Granica i ciągłość funkcji. 1 Granica funkcji rzeczywistej jednej zmiennej rzeczywsitej

v = v i e i v 1 ] T v = = v 1 v n v n [ ] U [x y z] T (X,Y,Z)

Wyznaczanie współczynnika sztywności sprężyny. Ćwiczenie nr 3

2. Całkowita liczba modów podłużnych. Dobroć rezonatora. Związek między szerokością linii emisji wymuszonej a dobrocią rezonatora

1. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie. drgań. kilkukrotnie sprawdzając z jaką niepewnością statystyczną możemy mieć do czynienia. pomiarze.

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

Fizyka 2 Wróbel Wojciech

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

1.5 Badanie drgań modelu cząsteczki czteroatomowej(m20)

Transkrypt:

Drgania nieliniowe (anharmoniczne) Harmoniczne: F s s Inna zależność siły od : - układ nieliniowy, Symetryczna siła zwrotna Niech: F s ( ) s Symetryczna wartość - drgania anharmoniczne α, s F s dla α - stałe ± taka sama

Niech: α << - słaba nieliniowość (ew.małe ) Niech: & γ ( α ) Jakie własności powinno mieć rozwiązanie? Drgania bez tłumienia, więc: () Ruch periodyczny () t ( t τ ) ; τ - okres () Dla każdego cyklu ruch do środka ( maleje) będzie wyglądał jak opóźniony ruch na zewnątrz : ( t t) ( t t) ( t ) ; () s F symetryczne względem, ruch na lewo ( < ) jest zwierciadlanym odbiciem ruchu na prawo ( > ), każdy trwa τ / : t τ t () Z () suma unkcji harmonicznych a a π a cos τ cos( t ϕ) ( t ϕ ) a cos( t ϕ )...

z () muszą zniknąć parzyste harmoniki & i wychylenie w postaci: ϕ Niech: ( ) i ( cos t ε cos t...) Siła słabo nieliniowa drgania słabo anharmoniczne, ε małe, harmoniki wyższe od trzeciej do zaniedbania amplituda amplituda podstawowej Warunek słabej nieliniowości: ( α ) << ( α ) << Z r.r. z zachowaniem członów liniowych w ε i (Człony ( ) ε, α, εα i wyższe małe) α

& ( cos t ε cos t cos t...) ( cos t 9ε cos t...) (& & nie jest proporcjonalne do ) α ( cos t 9ε cos t...) ( cos t ε cos t...) 4 Współczynniki przy cos t 4 cos... t / cos r.r. t cos t cos t / 4 4 cos t ( r.r. prawdziwe dla dowolnego t): α 4 α 4 α /( x) n nx / 8 > dla α > ; < dla α < ( )! (np. wahadło matematyczne dla dużych kątów) 4

Współczynniki przy cos t : 9ε ε α 4 ε α ε -anharmoniczność drgań, α - nieliniowość siły - anharmoniczność rośnie z amplitudą α Dokładność: ( ) Dla α α.. ( α ). δ % ( α ). δ.% Wahadło matematyczne: M s I ml ( mg sin )l.. sin g sin l! 5 5!... 5

dokładne _ liniowe... ( miękkie ) Dla α 6 α << << 4 6 ε 9 6 α liniowe.5, δ.% δ.% 6

symetryczna siła zwrotna Niech: ( ) s F s Niech: β << β β.5m β 7

Gdy β > : twarda dla rozciągania ( > dla ściskania ( < ). γ & ( β ) Niech & ( ) i w postaci: ( cos t η cos t...) ), miękka Twarda siła (>)zawraca masę szybciej niż miękka siła (<). ( cos t.cos t) ( cos t η cos t) ( cos t η cos t cos t...) ( cos t 4η cos t...) & r.r. 8

( cos t 4η cos t...) [ ( cos t η cos t...)] β cos t cos t Uwaga: cos t ( cos t)... i bez członów ( β ) ηβ η,, i wyższych Współczynniki przy cos t : β ( β ) Współczynniki przy cos t : 4η η (pomijamy β )( β ) ) β 4η ( ( β ) η β η β 6 9

Stałe: (pomijamy ( β ) ( β ) ) β β << β << β β ( β ) - nie ma zmiany częstości! - stały człon < > β masa spędza więcej czasu po miękkiej stronie

Siła symetryczna: F s Podsumowanie: ( α ) s ( << ) α ( cos t ε cos t...) α 8 ε α < > Siła asymetryczna: F s ( β ) s ( << ) β η β 6 ( cos t η cos t...) < > β

Rozszerzalność cieplna kryształów: Średnia odległość atomów: r R Biorąc przybliżenie siły kwadratowej : (Trudniej ściskać, niż rozciągać β< r R β r R ) Energia w układzie: s Z zasady ekwipartycji energii: βw W r R s r R βkt s

Było: d V F dr R oraz: ( ) s F s β d V dr R... : β e B V r 4πε r r Było: () 9 V () r d V d V dr dr R oraz R 8 e R B 6π ε 8 e R 4π εr 9 r β R Szybkość rozszerzania z temperaturą: d r k k β dt s Rs Było: k e,84 7 π εr R d r Nm π ε R k 4,87 4e ( 4 ) dt (Wzrost odległości o 4.8* -6 nm przy wzroście temperatury o K. 4 razy mniej niż z doświadczenia) m K R

Drgania wymuszone oscylatora anharmonicznego. Niech: słabo tłumiony oscylator, harmoniczna siła wymuszająca, amplituda odpowiadająca małej anharmoniczności, << ( - częstość rezonansowa dla małych drgań) czyli przewaga sprężystości. Niech: af bf cf... a, b, c stałe, F siła wymuszająca siła sprężyny Niech: F F cost cos t ( cos t ) cos t cost cos t 4 4 w - harmoniki! Rezonans dla częstości podharmonicznych pobudzanie harmonik. 4

Dwie siły wymuszające częstości kombinacyjne. Niech: F F cos t F cos t. > Z dokładnością do członów kwadratowych: a b ( F cost F cos t) ( F cos t F cos t) ( F cos t F cos t) F cos t F α α cos ( cos ) t F F dudnienia dla. cos t cos t cos drugie harmoniki i stała F F F F cos t cos t [ cos( ) t cos( ) t] człony o częstościach kombinacyjnych, możliwości rezonansów Jeśli zachować człon z F także ±, ± 5