UnitConv

Симулятор пружины-массы

Время
0.00s
#1 Смещение
0.500m
Недодемпфированное(ζ=0.08)

Параметры #1

0.110 kg
1100 N/m
010 Ns/m
-11 m

Уравнение движения

m·x" + c·x' + k·x = 0

ω₀ = √(k/m) = 3.162 rad/s

ζ = c / (2√(mk)) = 0.079

ω_d = ω₀√(1-ζ²) = 3.152 rad/s

Единицы за этими колебаниями

Система «груз на пружине» задаётся тремя величинами, а её ритм следует из двух. Перейдите от любой к конвертеру — или посмотрите, как эти единицы собраны из основных единиц СИ.

Что вы меняете

Как собраны эти единицы

  • N = 1 kg·m/s²
    Ньютон — единица силы · производная единица: у неё нет собственного определения, она и есть кг·м/с²
  • Hz = 1 s⁻¹
    Герц — единица частоты · одно колебание в секунду; а сама секунда задана переходом в атоме цезия

Тот же груз 1 кг на пяти пружинах разной жёсткости

Жёсткость kСобственная частота fПериод T
5 N/m0.356 Hz2.81 s
20 N/m0.712 Hz1.40 s
50 N/m1.125 Hz0.89 s
200 N/m2.251 Hz0.44 s
500 N/m3.559 Hz0.28 s

Считается на лету по ω₀ = √(k/m) при m = 1 кг и без затухания — той же функцией, которую интегрирует симуляция. Сделайте пружину в 100 раз жёстче, и ритм ускорится лишь в 10 раз: частота растёт как √k. Это та самая жёсткость k из закона Гука F = −k·x.

Почему у маятника масса сокращается, а здесь нет

Период маятника равен 2π√(L/g) — массы нет вовсе. Период пружины равен 2π√(m/k) — масса в самой середине. Разница в том, откуда берётся возвращающая сила: тяготение тянет тяжёлое сильнее (поэтому масса сокращается), а пружина тянет с одной и той же жёсткостью k, что бы на неё ни повесили. Две почти одинаковые формулы ведут себя противоположно — и это одна из самых частых путаниц в школьном курсе.

Как определяются единицы СИ →

Исследовать