บทที่ 8 · การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
Problem 8.55 Challenge
หัวข้อ: การสั่นภายใต้แรงกระทำ (Forces Oscillations)
วัตถุมวล 0.500 kg ติดกับสปริงเบามาก ซึ่งมีค่าคงที่ของสปริงเท่ากับ 200 N/m ถ้าให้แรงกระทํากับมวลดังกล่าวตามสมการ (5.00 N)sin(10.0πt) ถ้าการ เคลื่อนที่นี้มีแรงต้านที่แปรผันตามความเร็ว โดยมีค่าคงที่ของการแปรผันเท่ากับ 0.350 kg/s a) วัตถุจะสั่นด้วยความถี่เท่าใด? b) วัตถุจะสั่นด้วยแอมพลิจูดสูงสุดที่ความถี่เท่าใด?
คำตอบ
\(f_{res}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}\;\blacksquare\)
\(f_{res}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
a) กำหนดให้ \(m = 0.500 kg, k = 200 N/m, b = 0.350 kg/s,\)
\(F_{0} = 5.00 N\) และ \(ω = 10.0π\)
จาก \(\omega = 10.0\pi\)
\(2\pi f = 10.0\pi\)
\(f = 5.00 Hz \;\blacksquare\)
b) จาก \(A = \frac{F_{0}}{m(\omega ^{2} - \omega _{0}^{2})^{2} + 4\gamma ^{2}\omega ^{2}}\)
A จะมากสุดเมื่อ \(ω^{2} - ω_{0}^{2} = 0\)
\(\omega = \omega _{0}\)
\(2\pi f_{res}=\sqrt{\frac{k}{m}}\)
\(f_{res}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}\;\blacksquare\)