Oscilações Harmônicas Amortecidas

 

Energia

Oscilações Harmônicas Amortecidas

No oscilador harmônico simples,

A potência dissipada pelo oscilador é nula,

Em um período T a energia é intercambiada entre cinética e potencial. O valor médio da energia é,

Energia

No oscilador harmônico amortecido a energia não é conservada. Afinal, a amplitude é função do tempo!

Como consequência, a potência dissipada pelo oscilador não é nula,

Isto é, a energia mecânica decresce no tempo porque é dissipada pela força de arrasto,

Oscilações Harmônicas Amortecidas

Energia

Para o oscilador harmônico simples,

Para o oscilador harmônico fracamente amortecido, a cada ciclo (período), podemos dizer que

A energia mecânica, então, diminui exponencialmente no tempo,

onde

é a energia do oscilador harmônico simples.

Oscilações Harmônicas Amortecidas

Energia

Para o oscilador harmônico fracamente amortecido a energia cai exponencialmente com um tempo característico ou constante de tempo. Para fins práticos é o tempo de vida da oscilação - o quanto ela dura.

O tempo característico de decaimento da amplitude é o dobro do tempo característico de decaimento da energia,

Essa dissipação é máxima quando o oscilador passa pela posição de equilíbrio. Nos pontos de retorno (v=0) não há dissipação de energia.