減衰振動・強制振動・共振

器具

• 強制振動の振幅曲線を駆動周波数の関数として描くキャンバス（ドラッグまたは矢印キーで回転）
• スライダー「Tần số riêng f₀」「Tần số kích thích f」「Lực cản tương đối b」
• 比「f/riêng」、相対定常振幅「A/A₀」、近似共振周波数を表示する読み取り欄
• 曲線を停止する「Tạm dừng」/「Chạy tiếp」ボタン

手順

1. 初期設定で共振ピークを読む

   「Tần số riêng f₀」= 100 Hz、「Lực cản tương đối b」を小さな値にします。曲線を観察すると振幅のピークは f₀ 付近にあり、赤い点が選択中の周波数を示します。読み取り欄の「tần số cộng hưởng xấp xỉ」を読み、$f_r \approx f_0\sqrt{1 - b^2/2}$ と比較します。

2. 駆動周波数を共振域で掃引する

   「Tần số kích thích f」を小さい値から大きい値へ f₀ をまたいで動かします。数か所の f で「biên độ ổn định tương đối A/A₀」を記録します。特にピーク付近に注目します。f << f₀ なら A/A₀ ≈ 1、f >> f₀ なら A/A₀ → 0 で、最大振幅は $f_r$ 付近です。そのとき「f/riêng」の比が1に近いことを確かめます。

3. 減衰を変えてピークの形を見る

   「Lực cản tương đối b」を上げて掃引を繰り返します。共振ピークは低く幅広になり、「tần số cộng hưởng xấp xỉ」は $f_r \approx f_0\sqrt{1 - b^2/2}$ に従って f₀ より下へ移ります。比較前に「Tạm dừng」を押して2つの曲線を記録します。

4. 共振について予測し結論づける

   「Tần số riêng f₀」を新しい値に設定し、読み値を見る前にピーク位置と「tần số cộng hưởng xấp xỉ」を予想します。結論：強制振動の振幅は駆動周波数が固有周波数に近いとき最大になり、減衰が小さいほど共振ピークは鋭くなります。

シミュレーション

実験の歴史

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