Физика

Движение при критическом затухании

Вычисляет положение и скорость критически демпфированной системы после начального толчка.

ƒбыстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Перемещение0,406006м
Скорость-0,5413 м/с
Формула

Как считается результат

Перемещение = (position+(velocity+frequency*position)*time)*exp(-frequency*time) (м); Скорость = (velocity-frequency*(velocity+frequency*position)*time)*exp(-frequency*time) (м/с)
Пример с тестовыми данными

Собственная угловая частота: 2 рад/с; Начальное перемещение: 1 м; Начальная скорость: 0 м/с; Время после отпускания: 1 с

Перемещение: 0,4060058497 м; Скорость: -0,5413411329 м/с
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Вычисляет положение и скорость критически демпфированной системы после начального толчка.

При критическом демпфировании характеристическое уравнение имеет двойной корень −ωn. Из начальных условий получаются x(t)=[x₀+(v₀+ωnx₀)t]exp(−ωnt) и его производная.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: собственная угловая частота в рад/с; начальное перемещение в м; начальная скорость в м/с; время после отпускания в с.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Внешняя сила после начального момента отсутствует; демпфирование точно критическое и параметры постоянны. Время неотрицательное, линейная модель не включает ограничители и сухое трение.

  3. 03
    Прочитайте результат

    Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости.

02

Когда модель применима

Внешняя сила после начального момента отсутствует; демпфирование точно критическое и параметры постоянны. Время неотрицательное, линейная модель не включает ограничители и сухое трение.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Собственная угловая частота: 2 рад/с; Начальное перемещение: 1 м; Начальная скорость: 0 м/с; Время после отпускания: 1 с
Вычисление
При критическом демпфировании характеристическое уравнение имеет двойной корень −ωn. Из начальных условий получаются x(t)=[x₀+(v₀+ωnx₀)t]exp(−ωnt) и его производная. Перемещение: ((1)+((0)+(2) × (1)) × (1)) × exp(-(2) × (1)) = 0,4060058497 м. Скорость: ((0)-(2) × ((0)+(2) × (1)) × (1)) × exp(-(2) × (1)) = -0,5413411329 м/с.
Результат
Перемещение: 0,4060058497 м; Скорость: -0,5413411329 м/с

Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости.

Пример 2
Исходные данные
Собственная угловая частота: 2 рад/с; Начальное перемещение: 1 м; Начальная скорость: 0 м/с; Время после отпускания: 0 с
Вычисление
Перемещение: ((1)+((0)+(2) × (1)) × (0)) × exp(-(2) × (0)) = 1 м. Скорость: ((0)-(2) × ((0)+(2) × (1)) × (0)) × exp(-(2) × (0)) = 0 м/с.
Результат
Перемещение: 1 м; Скорость: 0 м/с

Этот вариант использует другие исходные данные: Время после отпускания — 0. Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости.

Формула и обозначения

Перемещение = (position+(velocity+frequency*position)*time)*exp(-frequency*time) (м); Скорость = (velocity-frequency*(velocity+frequency*position)*time)*exp(-frequency*time) (м/с)

frequency — собственная угловая частота, единица: рад/с.

position — начальное перемещение, единица: м.

velocity — начальная скорость, единица: м/с.

time — время после отпускания, единица: с.

При критическом демпфировании характеристическое уравнение имеет двойной корень −ωn. Из начальных условий получаются x(t)=[x₀+(v₀+ωnx₀)t]exp(−ωnt) и его производная.

Практическое применение

Вычисляет положение и скорость критически демпфированной системы после начального толчка. При критическом демпфировании характеристическое уравнение имеет двойной корень −ωn. Из начальных условий получаются x(t)=[x₀+(v₀+ωnx₀)t]exp(−ωnt) и его производная.

Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: собственная угловая частота в рад/с; начальное перемещение в м; начальная скорость в м/с; время после отпускания в с.

Внешняя сила после начального момента отсутствует; демпфирование точно критическое и параметры постоянны. Время неотрицательное, линейная модель не включает ограничители и сухое трение.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

OpenStax: решения уравнений затухающих колебаний ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «перемещение»?+

Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Собственная угловая частота: 2 рад/с; Начальное перемещение: 1 м; Начальная скорость: 0 м/с; Время после отпускания: 1 с. Перемещение: 0,4060058497 м; Скорость: -0,5413411329 м/с. При критическом демпфировании характеристическое уравнение имеет двойной корень −ωn. Из начальных условий получаются x(t)=[x₀+(v₀+ωnx₀)t]exp(−ωnt) и его производная.

Какие ограничения есть у метода?+

Внешняя сила после начального момента отсутствует; демпфирование точно критическое и параметры постоянны. Время неотрицательное, линейная модель не включает ограничители и сухое трение.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. Положение и скорость сохраняют знак системы координат. Критическое демпфирование не гарантирует отсутствие пересечения равновесия при произвольной начальной скорости. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Внешняя сила после начального момента отсутствует; демпфирование точно критическое и параметры постоянны. Время неотрицательное, линейная модель не включает ограничители и сухое трение.