При наблюдении затухающих колебаний выяснилось, что для двух последовательных колебаний амплитуда второго меньше амплитуды первого на 60%. Период затухающих колебаний Т=0,5с. Определить коэффициент затухания β и собственную частоту колебаний ν и добротность колебательной системы.
Для затухающих колебаний справедлива формула:
A(t) = A0 * exp(-βt),
где A0 - начальная амплитуда колебаний, β - коэффициент затухания.
Из условия задачи мы знаем, что отношение амплитуд двух последовательных колебаний равно 0,6:
A2 = 0,6 * A1.
Также период затухающих колебаний Т = 0,5 с, что означает, что за время T амплитуда уменьшится в экспоненте e раз. Поэтому:
exp(-βT) = 0,6,
или
exp(-β*0,5) = 0,6.
Решив это уравнение, найдем значение β:
β = -ln(0,6) / 0,5 ≈ 1,203.
Зная коэффициент затухания β, можем определить собственную частоту колебаний ν:
β = ω / 2Q,
где ω = 2πν - собственная частота, Q - добротность.
Подставляя известные значения, получим:
1,203 = 2πν / 2Q.
Отсюда выразим ν:
ν = 1,203 / π ≈ 0,383 Гц.
И, наконец, найдем добротность колебательной системы:
Q = ω / 2β = π / 1,203 ≈ 2,618.
Таким образом, коэффициент затухания β ≈ 1,203, собственная частота колебаний ν ≈ 0,383 Гц, а добротность колебательной системы Q ≈ 2,618.