المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
أشباه الجزر الجنوبية
2025-01-13
المناخ والغطاء النباتي
2025-01-13
تركيب فيروس التهاب الكبد الوبائي نوع ب الخفي
2025-01-13
عمليات خدمة الفول الرومي
2025-01-13
الكتلة الشمالية القديمة
2025-01-13
الأقاليم التضاريسية لشمال اوربا
2025-01-13

Physical Property and Change
19-2-2019
تغير السياسة بعد السقيفة
7-2-2019
Gas Lasers
28-2-2020
نظرة في كتاب القواعد والفوائد للشهيد الأول
2024-08-14
Parameters Affecting the Doubling Efficiency
24-1-2021
أهمية الزهد في السير والسلوك إلى الله تعالى
26-1-2022

Critically Damped Simple Harmonic Motion  
  
857   02:43 مساءً   date: 11-6-2018
Author : Papoulis, A
Book or Source : Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill
Page and Part : ...


Read More
Date: 22-6-2018 1463
Date: 21-5-2018 1019
Date: 11-6-2018 917

Critically Damped Simple Harmonic Motion

SHOCriticallyDamped

Critical damping is a special case of damped simple harmonic motion

 x^..+betax^.+omega_0^2x=0,

(1)

in which

 D=beta^2-4omega_0^2=0,

(2)

where beta is the damping constant. Therefore

 beta=2omega_0.

(3)

In this case, D=0 so the solutions of the form x=e^(rt) satisfy

 r_+/-=1/2(-beta)=-1/2beta=-omega_0.

(4)

One of the solutions is therefore

 x_1=e^(-omega_0t).

(5)

In order to find the other linearly independent solution, we can make use of the identity

 x_2(t)=x_1(t)int(e^(-intp(t)dt))/([x_1(t)]^2)dt.

(6)

Since we have p(t)=2omega_0e^(-intp(t)dt) simplifies to e^(-2omega_0t). Equation (6) therefore becomes

 x_2(t)=e^(-omega_0t)int(e^(-2omega_0t))/([e^(-omega_0t)]^2)dt=e^(-omega_0t)intdt=te^(-omega_0t).

(7)

The general solution is therefore

 x=(A+Bt)e^(-omega_0t).

(8)

In terms of the constants A and B, the initial values are

x(0) = A

(9)

x^.(0) = B-Aomega,

(10)

so

A = x(0)

(11)

B = x^.(0)+omega_0x(0).

(12)

The above plot shows a critically damped simple harmonic oscillator with omega=0.3beta=0.15 for a variety of initial conditions (A,B).

For sinusoidally forced simple harmonic motion with critical damping, the equation of motion is

 x^..+2omega_0x^.+omega_0^2x=Ccos(omegat),

(13)

and the Wronskian is

W(t) = x_1x^._2-x^._1x_2

(14)

= e^(-2omega_0t).

(15)

Plugging this into the equation for the particular solution gives

x^*(t) = -e^(-omega_0t)int(te^(-omega_0t)Acos(omegat))/(e^(-2omega_0t))dt+te^(-omega_0t)int(e^(-omega_0t)Acos(omegat))/(e^(-2omega_0t))dt

(16)

= A/((omega^2+omega_0^2)^2)[(omega_0^2-omega^2)cos(omegat)+2omegaomega_0sin(omegat)].

(17)

Applying the harmonic addition theorem then gives

 x^*(t)=A/(omega^2+omega_0^2)cos(omegat+delta),

(18)

where

 delta=tan^(-1)((2omegaomega_0)/(omega^2-omega_0^2))

(19)

 


REFERENCES:

Papoulis, A. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, p. 528, 1984.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.