Erzwungene Schwingungen
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- Steffen Winter
- vor 7 Jahren
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1 Erzwungn Schwingungn Inhomogn iffrnialglichung Polkonfiguraion, Sprunganwor, Schwingfall Ampliungang, Phasngang, Rsonanzfall Rgulär Übrragungsglir höhrr Ornung Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6
2 Liraur A. Böigr, Rglungschnik, R. Olnbourg Vrlag, Münchn Win, 3. Auflag 998. A. Krügl, Rglungschnik, olin, Hochschul Karlsruh Tchnik un Wirschaf, 8.. Hrrmann, Mchanik, Skripn für Exprimnalphysik, Abilung für iakik r Physik, Univrsiä Karlsruh, Auflag 3.. Kuyprs, Physik für Ingniur. Mchanik un Thrmoynamik, WILEY- VCH Vrlag,. Auflag. W. Högr, Mcharonik, Skrip, achhochschul Münchn, WS 3/4. Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6
3 . Inhomogn iffrnialglichung Vrinfachung zur Such r Lösung r inhomognn iffrnialglichung urch komplxn Ansaz c Erszn von cos urch i Exponnialfunkion j Nach Abklingn r homognn Lösung schwing r Oszillaor mi konsanr Ampliu A un mi r Anrgungsfrqunz. ahr wähln wir n komplxn Lösungsansaz: x( ) A cos( + x( & ) A j A R{ j( + j( + un Einszn in i iffrnialglichung } && x( ) A && x j( + + x& + x j m x u u( ) u cos Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6 3
4 . Inhomogn iffrnialglichung Einszn von j( + x( )A ; x( & ) A j j( + un & x( ) A j( + in i iffrnialglichung && x + x& + x j c is (komplx) Glichung is ann rfüll, wnn Ral- un Imaginäril or Brag un Phas glich sin. + Phasnbingung: anϕ A Bragsbingung: Im{ z } R{ z } + j A + j jϕ j Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6 4 mi j( + (v) (vi) j jϕ m u( ) u cos x u
5 . Inhomogn iffrnialglichung iffrnialglichung: Umgsll fg.: m & x + c x& + x cos urch iln x& + && x x + cos m : ämpfungsgra : Knnkrisfrqunz : rkonsan λ x( ) x( ) x& Eignwr (Pol): λ x( ) λ λ λ, ± ) ( λ In umgsll gl: r ämpfungsgra binfluss nschin i ynamik. ür > rhäl man zwi rll ngaiv Eignwr, für sin bi Eignwr glich. ür < sin i Eignwr konjugir komplx mi ngaivm Ralil. allunrschiung: a) b) c) < > Wurzl imaginär Wurzl rll Wurzl null Prioischs Einschwingn Aprioischs Einschwingn Aprioischr Grnzfall Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6 5
6 . Polkonfiguraion, Sprunganwor <, Schwingfall Polkonfiguraion (Eignwr):, ± j ) σ j λ ( ± mi σ un Bi Variaion von im Brich < lign i Pol auf inm Halbkris um n Ursprung Polvrlauf für in P-T-Gli in Abhängigki s ämpfungsgras < j,5 j j θ sinθ Sprunganwor: h ( ) K[ cos( θ )] σ Hüllkurv Schwingung h() K, ( ) - - σ aurschwingung ( ) -j 5 5 Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6 6
7 3. Ampliungang un Phasngang Aus r Bragsbingung rgib sich r Ampliungang A()/( /) A( ) / +, Aus r Phasnbzihung folg r Phasngang, ϕ / anϕ Im{ z } R{ z } -9-8 Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6 7
8 3. Ampliungang, Phasngang, Rsonanzfall rqunzgang: ( j ) K + j A/K Ampliun-, Phasngang: / << A ( ) K ϕ ( ),.5,.5,, / >> / A ( ) K / A ( ) K /( ) ϕ ( ) 8 ϕ ( ) 9 r maximal Wr von A ( ) (Rsonanzübrhöhung) lig bi r Rsonanzkrisfrqunz r : K r mi A ( r ) Rsonanzübrhöhungn nur für < /.,, / ϕ -9-8 h().5,.5,,.5,.5,, In ism all kann man auch i urchrisfrqunz brchnn (s gil A ( ) / K, urchri urch B- Lini): Prof. r.-ing. Barbara ( ) 5 Hippauf Hochschul r für Tchnik un Wirschaf s Saarlans; 5 Physik, SS 6 8
9 4. Rgulär Übrragungsglir höhrr Ornung P-T -Gli, (aprioischr Grnzfall) un > (Krichfall) : Übrragungsfunkion: K K ( s ) ; T ( + s / ) ( + Ts ) - j σ Eignwr: s s opplpol Sprunganwor: h ( ) K [ (+ ) ] σ( ) > : Übrragungsfunkion: Eignwr: K ( s ) (+ T s )( + T s /, T, s ) / T / T j σ T T mi T ; (, ( ± ) / bzw. + ) T T T T T Sprunganwor: h( ) K [ (T T T )] σ( ) Prof. r.-ing. Barbara Hippauf Hochschul für Tchnik Tun Wirschaf s Saarlans; Physik, SS 6 9
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