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常微分方程/齊次方程 2

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機械振動

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常係數齊次方程的一個應用是在機械振動中。想象一個包含彈簧、阻尼器和質量的機械系統。任何時刻彈簧上的力是 ,其中 k 是彈簧常數。阻尼器上的力是 ,其中 c 是阻尼常數。當然,合力是 。這給了我們一個系統,其中

記住 以及 。這給了我們一個微分方程:


在 c=0 的情況下,我們只有一個質量在彈簧上。在這種情況下,我們有 。由於 k 和 m 都是正數(根據物理定律),結果始終是 。從物理角度來看這是有道理的——一個來回運動的彈簧形成一個頻率為 的週期波。

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