振盪與簡諧運動
受迫振盪
受迫振盪是指你從外部以固定節奏不斷推動一個振盪體時所發生的情況。想像一次又一次推鞦韆上的孩子、馬達轉動時抖動的洗衣機,或被電訊號推得來回運動的喇叭紙盆。它回答:當一個外部週期力持續供給能量時,振盪體會如何反應?
精確地說,一個外部週期力,例如 F(t) = F_0 cos(omega_d t),以驅動頻率 omega_d 施加。一開始會有一段雜亂的暫態,但當它消退後,系統會安定在以驅動頻率 omega_d 進行的穩態振盪,而不是以它自己的自然頻率。穩態振幅取決於 omega_d 與系統自然頻率 omega_0 有多接近,也取決於阻尼有多大。
當驅動頻率接近自然頻率時,響應會急劇增大;這種接近吻合就是共振,也是為什麼時機恰當的推動能把鞦韆越盪越高。初學者常忽略的一點:在穩態下,振盪體以驅動者的頻率運動,無論那與它自己偏好的頻率相差多遠。隨失配而改變的是響應的振幅,以及推動與運動之間的相位落後。
以恰好每 2 秒一次、配合鞦韆運動的節奏去推(自然週期約 2 秒),它會被推得極高。若以其他節奏推,比如每 0.7 秒一次,鞦韆只會小幅而彆扭地晃動。
在穩態下,受迫振盪體以驅動頻率運動;其振幅在接近自然頻率時達到最大。
在穩態下,振盪體以驅動頻率運動,而非它自己的自然頻率;失配改變的是振幅與相位落後,而不是響應的頻率。
又称
另见