تاريخ الرياضيات
الاعداد و نظريتها
تاريخ التحليل
تار يخ الجبر
الهندسة و التبلوجي
الرياضيات في الحضارات المختلفة
العربية
اليونانية
البابلية
الصينية
المايا
المصرية
الهندية
الرياضيات المتقطعة
المنطق
اسس الرياضيات
فلسفة الرياضيات
مواضيع عامة في المنطق
الجبر
الجبر الخطي
الجبر المجرد
الجبر البولياني
مواضيع عامة في الجبر
الضبابية
نظرية المجموعات
نظرية الزمر
نظرية الحلقات والحقول
نظرية الاعداد
نظرية الفئات
حساب المتجهات
المتتاليات-المتسلسلات
المصفوفات و نظريتها
المثلثات
الهندسة
الهندسة المستوية
الهندسة غير المستوية
مواضيع عامة في الهندسة
التفاضل و التكامل
المعادلات التفاضلية و التكاملية
معادلات تفاضلية
معادلات تكاملية
مواضيع عامة في المعادلات
التحليل
التحليل العددي
التحليل العقدي
التحليل الدالي
مواضيع عامة في التحليل
التحليل الحقيقي
التبلوجيا
نظرية الالعاب
الاحتمالات و الاحصاء
نظرية التحكم
بحوث العمليات
نظرية الكم
الشفرات
الرياضيات التطبيقية
نظريات ومبرهنات
علماء الرياضيات
500AD
500-1499
1000to1499
1500to1599
1600to1649
1650to1699
1700to1749
1750to1779
1780to1799
1800to1819
1820to1829
1830to1839
1840to1849
1850to1859
1860to1864
1865to1869
1870to1874
1875to1879
1880to1884
1885to1889
1890to1894
1895to1899
1900to1904
1905to1909
1910to1914
1915to1919
1920to1924
1925to1929
1930to1939
1940to the present
علماء الرياضيات
الرياضيات في العلوم الاخرى
بحوث و اطاريح جامعية
هل تعلم
طرائق التدريس
الرياضيات العامة
نظرية البيان
Underdamped Simple Harmonic Motion
المؤلف:
Papoulis, A
المصدر:
Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill
الجزء والصفحة:
...
5-7-2018
1032
Underdamped simple harmonic motion is a special case of damped simple harmonic motion
![]() |
(1) |
in which
![]() |
(2) |
Since we have
![]() |
(3) |
it follows that the quantity
![]() |
![]() |
![]() |
(4) |
![]() |
![]() |
![]() |
(5) |
is positive. Plugging in the trial solution to the differential equation then gives solutions that satisfy
![]() |
(6) |
i.e., the solutions are of the form
![]() |
(7) |
Using the Euler formula
![]() |
(8) |
this can be rewritten
![]() |
(9) |
We are interested in the real solutions. Since we are dealing here with a linear homogeneous ODE, linear sums of linearly independent solutions are also solutions. Since we have a sum of such solutions in (9), it follows that the imaginary and real parts separately satisfy the ODE and are therefore the solutions we seek. The constant in front of the sine term is arbitrary, so we can identify the solutions as
![]() |
![]() |
![]() |
(10) |
![]() |
![]() |
![]() |
(11) |
so the general solution is
![]() |
(12) |
The initial values are
![]() |
![]() |
![]() |
(13) |
![]() |
![]() |
![]() |
(14) |
so and
can be expressed in terms of the initial conditions by
![]() |
![]() |
![]() |
(15) |
![]() |
![]() |
![]() |
(16) |
The above plot shows an underdamped simple harmonic oscillator with ,
for a variety of initial conditions
.
For a cosinusoidally forced underdamped oscillator with forcing function , so
![]() |
(17) |
define
![]() |
![]() |
![]() |
(18) |
![]() |
![]() |
![]() |
(19) |
for convenience, and then note that
![]() |
![]() |
![]() |
(20) |
![]() |
![]() |
![]() |
(21) |
![]() |
![]() |
![]() |
(22) |
![]() |
![]() |
![]() |
(23) |
We can now use variation of parameters to obtain the particular solution as
![]() |
(24) |
where
![]() |
![]() |
![]() |
(25) |
![]() |
![]() |
![]() |
(26) |
and the Wronskian is
![]() |
![]() |
![]() |
(27) |
![]() |
![]() |
![]() |
(28) |
These can be integrated directly to give
![]() |
![]() |
![]() |
(29) |
![]() |
![]() |
![]() |
(30) |
Therefore,
![]() |
![]() |
![]() |
(31) |
![]() |
![]() |
![]() |
(32) |
where use has been made of the harmonic addition theorem and
![]() |
(33) |
REFERENCES:
Papoulis, A. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, pp. 525-527, 1984.