Energía total de un oscilador armónico subamortiguado

Estoy tratando de encontrar la energía total de un oscilador armónico subamortiguado, donde γ << ω 0 , cuyo desplazamiento en función del tiempo es:

y ( t ) = y 0 mi γ 2 t porque ( ω 0 t + α ) .

Entonces la energía total es la suma de la cinética y la potencial, mi = 1 2 metro ( d y d t ) 2 + 1 2 k y 2

Esto da lo siguiente:

mi = 1 2 metro y 0 2 mi γ t [ γ 2 4 porque 2 ( ω 0 t + α ) + γ ω 0 porque ( ω 0 t + α ) pecado ( ω 0 t + α ) + ω 0 2 pecado 2 ( ω 0 t + α ) ] + 1 2 k y 0 2 mi γ t porque 2 ( ω 0 t + α ) .

La respuesta a la que estoy tratando de llegar es mi = 1 2 k y 0 2 mi γ t , que es simplemente la suma de los dos últimos términos, usando el hecho de que ω 0 = k metro . Me preguntaba qué sucede con los dos primeros términos. No se cancelan entre sí (que yo sepa), y aunque puedo usar γ << ω 0 para deshacerme del primer término, no puedo para el segundo (no creo).

Respuestas (1)

Reescribe tu expresión para mi como

mi = 1 2 metro ω 0 2 y 0 2 mi γ t [ 1 + γ 2 4 ω 0 2 porque 2 ( ω 0 t + α ) + γ ω 0 porque ( ω 0 t + α ) pecado ( ω 0 t + α ) ] .

De esta manera puedes comparar directamente el porque 2 ( ω 0 t + α ) y porque ( ω 0 t + α ) pecado ( ω 0 t + α ) términos con 1 usando γ ω 0 1 .