Русская Википедия:Осциллятор Дуффинга

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Значения Шаблон:Универсальная карточка

Осциллятор Дуффинга (Шаблон:Lang-en) — простейшая одномерная нелинейная система. Представляет собой частицу, движущуюся в потенциале <math>U(x)=ax^2/2+bx^4/4</math>. При <math>b=0</math> система сводится к обычному гармоническому осциллятору. Особенностью осциллятора Дуффинга является возможность моделирования хаотической динамики.

Уравнение движения для осциллятора Дуффинга имеет вид

<math>m\ddot{x} = -ax -bx^3</math>,

где <math>x</math> и <math>m</math>, соответственно — координата частицы и её масса. Уравнение впервые было изучено немецким инженером Георгом Дуффингом в 1918 году. Дискретная его версия известна как Шаблон:Нп3.

Решение осциллятора Дуффинга выражается через эллиптические функции: <math>x(t) = a_{1}cn(u,k), u=a_{2}t+b</math>.[1]

Зависимость амплитуды от частоты

В отсутствие диссипации (трения), гармонический (линейный) осциллятор, находящийся под действием внешней периодической силы <math>F = F_0 \cos (\omega t)</math>, испытывает резонанс, если частота этой силы <math>\omega</math> совпадает с собственной частотой осциллятора <math>\omega_0 = \omega</math>. Вблизи резонанса осциллятор совершает колебания конечной амплитуды. Последняя пропорциональна <math>(\omega_0 - \omega)^{-2}</math> и расходится точно в резонансе.

В отличие от гармонического осциллятора, осциллятор Дуффинга под действием внешней периодической силы испытывает бистабильное поведение.

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Ссылки

Шаблон:ВС