ПРО ПРИПИНЕННЯ ВʼЯЗКИМ ОПОРОМ ВІЛЬНИХ КОЛИВАНЬ НЕЛІНІЙНО ПРУЖНОГО ОСЦИЛЯТОРА

Анотація

Розглянуто вільні коливання осцилятора зі степенево нелінійною пружністю при наявності степеневого вʼязкого опору. Встановлено співвідношення між показниками нелінійностей, коли сила вʼязкого опору може повністю припинити коливальний рух. В такому випадку вільні коливання обмежені в часі, тобто складаються із скінченого числа циклів, як в системі з сухим тертям Кулона. Для проведення дослідження задіяно метод енергетичного балансу. З використанням періодичних Ateb-функцій виведено наближену формулу роботи дисипативної сили за один напівцикл коливань. Із умов рівності роботи зміні потенціальної енергії системи, одержано рекурентне співвідношення між розмахами коливань у вигляді степеневого рівняння. За підсумками аналізу зміни коефіцієнта в рівнянні, яка повʼязана зі зміною номера напівциклу і розмахів коливань, встановлено умову, коли це рівняння не має додатних коренів, що означає припинення коливального руху. Показано, що ця умова, в вигляді нерівності, узагальнює відомі результати. Для перевірки теоретичних висновків проведено чисельне інтегрування нелінійного диференціального рівняння руху на компʼютері. Підтверджено, що при виконанні встановлених умов, вільні коливання осцилятора складаються з обмеженого числа циклів і за відсутності в системі сухого тертя. Виділено окремі випадки, коли наближений метод енергетичного балансу призводить до точних розрахункових формул. На відміну від пружно лінійного осцилятора тривалості циклів зростають у ході руху, бо залежать від розмахів затухаючих коливань у розглянутій суттєво нелінійній системі з жорсткою силовою характеристикою.