強制振動

 調和振動子の運動方程式に外力$F=F_0\cos\omega_0 t$が加わる。つまり \begin{equation} m\left({\mathrm d\over\mathrm dt}\right)^2 {x}= -k{x}+F_0\cos\omega_0 t \end{equation} を解いてみよう(重力は考えないことにする)。

 下のプログラムを動かして運動の様子を見よう。

下の図はさまざまな固有振動数と外力の振動数に対応する運動の様子である。パラメータを変えた後で「再スタート」ボタンを押していろんな運動を見てみよう。

初期位置:y0=0 

外力強さ:F0=10 

固有角振動数:ω=7 

外力角振動数:ω0=8 


 横に出ている矢印は外力の向きと強さを表している。この力が振動を大きくする方向に働いていると振幅は増え、逆だと新婦複が減る(その様子を観察しよう)。

 固有振動数と外力の振動数が一致していると振動はどんどん成長する。そうでない場合、振幅が大きくなったり小さくなったりを繰り返す。