Физика

Вязкое демпфирование осциллятора

Определяет относительное демпфирование и частоту свободных затухающих колебаний.

ƒбыстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Относительное демпфирование ζ0,1
Затухающая частота1,5836 Гц
Критический коэффициент20 Н·с/м
Формула

Как считается результат

Относительное демпфирование ζ = damping/(2*sqrt(mass*stiffness)); Затухающая частота = sqrt(stiffness/mass-(damping/(2*mass))^2)/(2*pi) (Гц); Критический коэффициент = 2*sqrt(mass*stiffness) (Н·с/м)
Пример с тестовыми данными

Масса: 1 кг; Жёсткость: 100 Н/м; Коэффициент вязкого демпфирования: 2 Н·с/м

Относительное демпфирование ζ: 0,1; Затухающая частота: 1,583571689 Гц; Критический коэффициент: 20 Н·с/м
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Определяет относительное демпфирование и частоту свободных затухающих колебаний.

В модели mx″+bx′+kx=0 критическое демпфирование равно 2√(mk), относительное ζ=b/(2√(mk)), а затухающая угловая частота √(k/m−(b/(2m))²).

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: масса в кг; жёсткость в Н/м; коэффициент вязкого демпфирования в Н·с/м.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Рассматривается линейная система с одной степенью свободы и вязким сопротивлением. Здесь требуется ζ<1; при критическом или сверхкритическом демпфировании период колебаний не определён.

  3. 03
    Прочитайте результат

    Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды.

Подробное объяснение

Как читать результат

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

01

Что означают результаты

Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды.

02

Когда модель применима

Рассматривается линейная система с одной степенью свободы и вязким сопротивлением. Здесь требуется ζ<1; при критическом или сверхкритическом демпфировании период колебаний не определён.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Масса: 1 кг; Жёсткость: 100 Н/м; Коэффициент вязкого демпфирования: 2 Н·с/м
Вычисление
В модели mx″+bx′+kx=0 критическое демпфирование равно 2√(mk), относительное ζ=b/(2√(mk)), а затухающая угловая частота √(k/m−(b/(2m))²). Относительное демпфирование ζ: (2) ÷ (2 × sqrt((1) × (100))) = 0,1. Затухающая частота: sqrt((100) ÷ (1)-((2) ÷ (2 × (1)))^2) ÷ (2 × π) = 1,583571689 Гц. Критический коэффициент: 2 × sqrt((1) × (100)) = 20 Н·с/м.
Результат
Относительное демпфирование ζ: 0,1; Затухающая частота: 1,583571689 Гц; Критический коэффициент: 20 Н·с/м

Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды.

Пример 2
Исходные данные
Масса: 1 кг; Жёсткость: 100 Н/м; Коэффициент вязкого демпфирования: 0 Н·с/м
Вычисление
Относительное демпфирование ζ: (0) ÷ (2 × sqrt((1) × (100))) = 0. Затухающая частота: sqrt((100) ÷ (1)-((0) ÷ (2 × (1)))^2) ÷ (2 × π) = 1,591549431 Гц. Критический коэффициент: 2 × sqrt((1) × (100)) = 20 Н·с/м.
Результат
Относительное демпфирование ζ: 0; Затухающая частота: 1,591549431 Гц; Критический коэффициент: 20 Н·с/м

Этот вариант использует другие исходные данные: Коэффициент вязкого демпфирования — 0. Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды.

Формула и обозначения

Относительное демпфирование ζ = damping/(2*sqrt(mass*stiffness)); Затухающая частота = sqrt(stiffness/mass-(damping/(2*mass))^2)/(2*pi) (Гц); Критический коэффициент = 2*sqrt(mass*stiffness) (Н·с/м)

mass — масса, единица: кг.

stiffness — жёсткость, единица: Н/м.

damping — коэффициент вязкого демпфирования, единица: Н·с/м.

В модели mx″+bx′+kx=0 критическое демпфирование равно 2√(mk), относительное ζ=b/(2√(mk)), а затухающая угловая частота √(k/m−(b/(2m))²).

Практическое применение

Определяет относительное демпфирование и частоту свободных затухающих колебаний. В модели mx″+bx′+kx=0 критическое демпфирование равно 2√(mk), относительное ζ=b/(2√(mk)), а затухающая угловая частота √(k/m−(b/(2m))²).

Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: масса в кг; жёсткость в Н/м; коэффициент вязкого демпфирования в Н·с/м.

Рассматривается линейная система с одной степенью свободы и вязким сопротивлением. Здесь требуется ζ<1; при критическом или сверхкритическом демпфировании период колебаний не определён.

Источники и допущения

Основание расчёта

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

OpenStax: затухающие колебания ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «относительное демпфирование ζ»?+

Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Масса: 1 кг; Жёсткость: 100 Н/м; Коэффициент вязкого демпфирования: 2 Н·с/м. Относительное демпфирование ζ: 0,1; Затухающая частота: 1,583571689 Гц; Критический коэффициент: 20 Н·с/м. В модели mx″+bx′+kx=0 критическое демпфирование равно 2√(mk), относительное ζ=b/(2√(mk)), а затухающая угловая частота √(k/m−(b/(2m))²).

Какие ограничения есть у метода?+

Рассматривается линейная система с одной степенью свободы и вязким сопротивлением. Здесь требуется ζ<1; при критическом или сверхкритическом демпфировании период колебаний не определён.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. Пока ζ<1, движение колебательное. При ζ=0 частота совпадает с собственной, а увеличение вязкого сопротивления снижает частоту и ускоряет спад амплитуды. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Рассматривается линейная система с одной степенью свободы и вязким сопротивлением. Здесь требуется ζ<1; при критическом или сверхкритическом демпфировании период колебаний не определён.