課題1

振動を視覚化しよう−減衰振動


単振動している質点に、速度に比例して働く抵抗 が加わったとします。 ( は正の定数。) 解くべき微分方程式は単振動の から に変わります。

これを DSolve[ ] させると、

と答えが返ってくると思いますが、これは のときの一般解であり、実際には

と場合分けする必要があります。それぞれの場合について、 単振動の場合と同じ初期条件のもと解いてください。 そして、やはり単振動の場合と同じように初期条件 、および周波数 、そして には

を仮定して、質点の運動の様子を時間の関数として 2次元プロットしてください。

提出してもらうのは、 ,  ,    それぞれの場合の

  1.  解析的な(Mathematica を使わない)解の導出(力学の復習)、
  2.  運動の時間プロット、
  3.  位相空間の様子を描いた図、

です。 プロットする際に様々なオプションをつけてできるだけわかり易く個性的 なものにしてください。正確さはもちろんですが、見た目も評価の対象になります。



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