1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية :

Simple Harmonic Motion--Quadratic Perturbation

المؤلف:  المرجع الالكتروني للمعلوماتيه

المصدر:  المرجع الالكتروني للمعلوماتيه

الجزء والصفحة:  ...

5-7-2018

1508

Simple Harmonic Motion--Quadratic Perturbation

Given a simple harmonic oscillator with a quadratic perturbation, write the perturbation term in the form alphaepsilonx^2,

 

 x^..+omega_0^2x-alphaepsilonx^2=0,

(1)

find the first-order solution using a perturbation method. Write

 x=x_0+epsilonx_1+...,

(2)

and plug back into (1) and group powers to obtain

 (x^.._0+omega_0^2x_0)+(x^.._1+omega_0^2x_1-alphax_0^2)epsilon+2alphax_0epsilon^2+....

(3)

To solve this equation, keep terms only to order epsilon^2 and note that, because this equation must hold for all powers of epsilon, we can separate it into the two simultaneous differential equations

x^.._0+omega_0^2x_0 = 0

(4)

x^.._1+omega_0^2x_1 = alphax_0^2.

(5)

Setting our clock so that x_0(0)=0, the solution to (4) is then

 x_0=Acos(omega_0t).

(6)

Plugging this solution back into (5) then gives

 x^.._1+omega_0^2x_1=alphaA^2cos^2(omega_0t).

(7)

The equation can be solved to give

 x_1=(alphaA^2)/(6omega_0^2)[3-cos(2omega_0t)]+C_1cos(omega_0t)+C_2sin(omega_0t),

(8)

Combining x_0 and x_1 then gives

x(t) = x_0+epsilonx_1

(9)

= Acos(omega_0t)-(alphaA^2)/(6omega_0^2)epsilon[cos(2omega_0t)-3],

(10)

where the sinusoidal and cosinusoidal terms of order epsilon (from the x_1) have been ignored in comparison with the larger terms from x_0.

SHOPerturbed

As can be seen in the top figure above, this solution approximates x(t) only for epsilon<<1. As the lower figure shows, the differences from the unperturbed oscillator grow stronger over time for even relatively small values of epsilon.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي