Gesamtenergie eines unterdämpften harmonischen Oszillators

Ich versuche, die Gesamtenergie eines unterdämpften harmonischen Oszillators zu finden, wo γ << ω 0 , dessen Verschiebung als Funktion der Zeit ist:

j ( T ) = j 0 e γ 2 T cos ( ω 0 T + a ) .

Die Gesamtenergie ist also die Summe aus Kinetik und Potential, E = 1 2 M ( D j D T ) 2 + 1 2 k j 2

Dies ergibt Folgendes:

E = 1 2 M j 0 2 e γ T [ γ 2 4 cos 2 ( ω 0 T + a ) + γ ω 0 cos ( ω 0 T + a ) Sünde ( ω 0 T + a ) + ω 0 2 Sünde 2 ( ω 0 T + a ) ] + 1 2 k j 0 2 e γ T cos 2 ( ω 0 T + a ) .

Die Antwort, die ich zu bekommen versuche, ist E = 1 2 k j 0 2 e γ T , was nur die Summe der letzten beiden Terme ist, unter Verwendung der Tatsache, dass ω 0 = k M . Ich habe mich nur gefragt, was mit den ersten beiden Begriffen passiert? Sie heben sich nicht gegenseitig auf (soweit mir bekannt ist), und obwohl ich sie verwenden kann γ << ω 0 um den ersten Term loszuwerden, kann ich nicht für den zweiten (glaube ich nicht).

Antworten (1)

Schreiben Sie Ihren Ausdruck um E als

E = 1 2 M ω 0 2 j 0 2 e γ T [ 1 + γ 2 4 ω 0 2 cos 2 ( ω 0 T + a ) + γ ω 0 cos ( ω 0 T + a ) Sünde ( ω 0 T + a ) ] .

So können Sie direkt vergleichen cos 2 ( ω 0 T + a ) Und cos ( ω 0 T + a ) Sünde ( ω 0 T + a ) Bedingungen mit 1 verwenden γ ω 0 1 .