単振動する物体に、速さに比例する抵抗がかかると、振動はだんだんと減衰する。このとき、抵抗が弱いと振動しながら、振動の振幅が小さくなっていく。この振る舞いを減衰振動という。一方、抵抗が強いと振動せずに、振幅がゆっくりと小さくなっていく。この場合は、抵抗が強すぎて、バネによる復元もままならないという状況であり、過制動であるという。抵抗の強さを適切に選ぶと、振動せず、かつ急速に振幅が減衰する、いわゆる臨界制動の状態にすることができる。このような現象は、振り子、ブランコ、ドアの挙動、バネの振動などいろいろな振動運動で見ることができる。
「Simulation」では、鉛直につるされたバネの振動を示し、「Door」ではあおり戸の振動を示す。色々とパラメーターの値を変えれば、臨界制動の状態を実現することができる。「Graph」画面では、変位の時間変化を示す。比較のために普通のバネの振動(Harmonic Oscillator)の変位の時間変化も表示してある。
パラメーター | 説明 | 減衰振動(初期値) | 臨界制動 | 非周期的減衰 |
---|---|---|---|---|
m | 質量 | |||
ω0 | 振動周期 | |||
κ | 抵抗係数 | 0.2 | 0.8 | 2 |
init y | 初期変位 | |||
time | 計算する時間 |