Differenza tra vibrazioni smorzate e non campate
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Differenza principale - Vibrazione attenuata o non attenuata
Le vibrazioni smorzate e non smorzate si riferiscono a due diversi tipi di vibrazioni. Il differenza principale tra la vibrazione smorzata e non smorzata è che la vibrazione smorzata si riferisce a vibrazioni in cui l'energia dell'oggetto vibrante non viene dissipata nell'ambiente nel tempo, mentre la vibrazione smorzata si riferisce a vibrazioni dove l'oggetto vibrante perde la sua energia per l'ambiente circostante.
Cos'è la vibrazione non smorzata
In vibrazioni non smorzate, nessuna forza resistiva agisce sull'oggetto vibrante. Mentre l'oggetto oscilla, l'energia nell'oggetto viene continuamente trasformata dall'energia cinetica a energia potenziale e viceversa, e il somma di energia cinetica e potenziale rimane un valore costante. In pratica, è estremamente difficile trovare vibrazioni non smorzate. Ad esempio, anche un oggetto che vibra nell'aria perderebbe energia nel tempo a causa della resistenza dell'aria.
Consideriamo un oggetto sottoposto a semplice movimento armonico. Qui, l'oggetto subisce una forza di ripristino verso il punto di equilibrio, e la dimensione di questa forza è proporzionale allo spostamento. Se la lo spostamento dell'oggetto è dato da 
, quindi per un oggetto con massa 
in semplice movimento armonico, possiamo scrivere:
Questa è un'equazione differenziale. Una soluzione a questa equazione può essere scritta nella forma:
Qui, 
Se la vibrazione non è smorzata, l'oggetto continua a oscillare sinusoidalmente.
Cos'è la vibrazione smorzata
Nelle vibrazioni smorzate, le forze resistive esterne agiscono sull'oggetto vibrante. L'oggetto perde energia a causa della resistenza e, di conseguenza, l'ampiezza delle vibrazioni diminuisce esponenzialmente.
Possiamo modellare la forza di smorzamento per essere direttamente proporzionale alla velocità dell'oggetto al momento. Se la costante di proporzionalità per la forza di smorzamento è 
, allora possiamo scrivere:
La soluzione a questa equazione differenziale può essere data nella forma:
.
Qui, il 
.
Possiamo scrivere questo come:
.
Scrivere l'equazione in questo modulo è utile perché la quantità 
può essere usato per determinare la natura di una particolare oscillazione. Spesso, questa quantità è chiamata il coefficiente di smorzamento, 
, vale a dire. 
.
Se 
, Poi abbiamo smorzamento critico. In questa condizione, l'oggetto oscillante ritorna alla sua posizione di equilibrio il più presto possibile senza completare ulteriori oscillazioni. quando 
, noi abbiamo underdamping. In questo caso, l'oggetto continua a oscillare, ma con un'ampiezza sempre più ridotta. Per 
le forze resistive sono molto forti. L'oggetto non oscillerebbe di nuovo, ma l'oggetto è rallentato così tanto, che va verso l'equilibrio molto più lentamente rispetto ad un oggetto che è gravemente smorzato. Overdamping è il nome dato a questo tipo di scenario. quando 
, non c'è forza resistiva e l'oggetto è undamped. Teoricamente, l'oggetto continua a svolgere semplici movimenti armonici senza alcuna riduzione di ampiezza.
Il grafico seguente illustra come lo spostamento dell'oggetto cambia in queste tre diverse condizioni:
Smorzamento in presenza di forze resistive con diverse costanti di smorzamento
Possiamo usare lo smorzamento in situazioni in cui non vogliamo che qualcosa vibri. Le auto sono costituite da ammortizzatori che impediscono alla vettura di oscillare su e giù ripetutamente ogni volta che cade in una buca. Gli ammortizzatori si trovano anche sui ponti per impedire loro di oscillare a causa del vento. Anche gli edifici alti hanno talvolta degli smorzatori per garantire che l'edificio non oscilli troppo e si rovesci durante i terremoti. Sulle linee elettriche vengono utilizzati "ammortizzatori Stockbridge" per garantire che i cavi non subiscano forti vibrazioni.
Gli ammortizzatori Stockbridge su una linea elettrica
Differenza tra vibrazioni smorzate e non campate
Presenza di forze resistive
Nel undamped vibrazioni, l'oggetto oscilla liberamente senza alcuna forza resistiva che agisce contro il suo movimento.
Nel smorzato vibrazioni, l'oggetto sperimenta forze resistive.
Perdita di energia
Nel undamped vibrazioni, la somma delle energie cinetiche e potenziali dà sempre l'energia totale dell'oggetto oscillante, e il valore della sua energia totale non cambia.
Nel smorzato vibrazioni, l'energia totale dell'oggetto oscillante diminuisce nel tempo. Questa energia viene dissipata quando l'oggetto lavora contro le forze resistive.
Valore del coefficiente di smorzamento
Per undamped vibrazioni, .
Per smorzato vibrazioni, 
.
Cortesia dell'immagine:
"Gli ammortizzatori Stockbridge su una linea da 400 KV vicino a Castle Combe, in Inghilterra." Di Adrian Pingstone (Opera propria) [Public Domain], via Wikimedia Commons (Modified)
