Unterschied zwischen gedämpfter und ungedämpfter Vibration
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Hauptunterschied - gedämpft gegen ungedämpfte Vibration
Gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen beziehen sich auf zwei verschiedene Arten von Schwingungen. Das Hauptunterschied Zwischen gedämpften und ungedämpften Schwingungen versteht man, dass sich ungedämpfte Schwingungen auf Schwingungen beziehen, bei denen die Energie des schwingenden Objekts im Laufe der Zeit nicht an die Umgebung abgegeben wird, während sich gedämpfte Schwingungen auf Schwingungen beziehen, bei denen das schwingende Objekt seine Energie an die Umgebung verliert.
Was ist ungedämpfte Vibration?
Bei ungedämpften Schwingungen wirkt keine Widerstandskraft auf das schwingende Objekt. Wenn das Objekt schwingt, wird die Energie im Objekt kontinuierlich von kinetischer Energie umgewandelt zu potentieller Energie und zurück, und die Summe der kinetischen und potentiellen Energie bleibt ein konstanter Wert. In der Praxis ist es äußerst schwierig, ungedämpfte Vibrationen zu finden. Zum Beispiel würde selbst ein in Luft schwingendes Objekt aufgrund des Luftwiderstands mit der Zeit Energie verlieren.
Betrachten wir ein Objekt, das eine einfache harmonische Bewegung durchmacht. Hier erfährt das Objekt eine Rückstellkraft in Richtung des Gleichgewichtspunkts, und die Größe dieser Kraft ist proportional zur Verschiebung. Wenn die Verschiebung des Objekts wird durch gegeben 
, dann für ein Objekt mit Masse 
In einfachen harmonischen Bewegungen können wir schreiben:
Dies ist eine Differentialgleichung. Eine Lösung für diese Gleichung kann in folgender Form geschrieben werden:
Hier, 
Wenn die Schwingung nicht gedämpft ist, oszilliert das Objekt weiterhin sinusförmig.
Was ist gedämpfte Vibration?
Bei gedämpften Schwingungen wirken äußere Widerstandskräfte auf das schwingende Objekt. Das Objekt verliert aufgrund von Widerstand Energie, und die Amplitude der Vibrationen nimmt dadurch exponentiell ab.
Wir können die Dämpfungskraft so modellieren, dass sie zu der Zeit direkt proportional zur Geschwindigkeit des Objekts ist. Wenn die Proportionalitätskonstante für die Dämpfungskraft gilt 
, dann können wir schreiben:
Die Lösung dieser Differentialgleichung kann in folgender Form gegeben werden:
.
Hier die 
.
Wir können dies schreiben als:
.
Das Schreiben der Gleichung in dieser Form ist wegen der Quantität nützlich 
kann verwendet werden, um die Art einer bestimmten Schwingung zu bestimmen. Diese Menge wird oft als bezeichnet Dämpfungskoeffizient, 
, d.h.. 
.
Ob 
, dann haben wir kritische Dämpfung. Unter dieser Bedingung kehrt das schwingende Objekt so schnell wie möglich in seine Gleichgewichtsposition zurück, ohne weitere Schwingungen auszuführen. Wann 
, wir haben Unterdämpfung. In diesem Fall schwingt das Objekt weiter, jedoch mit immer kleiner werdender Amplitude. Zum 
Die Widerstandskräfte sind sehr stark. Das Objekt würde nicht wieder schwingen, aber das Objekt wird so stark verlangsamt, dass es im Vergleich zu einem Objekt, das kritisch gedämpft ist, viel langsamer zum Gleichgewicht geht. Überdämpfung ist der Name, der dieser Art von Szenario gegeben wird. Wann 
, Es gibt keine Widerstandskraft und das Objekt ist ungedämpft. Theoretisch führt das Objekt weiterhin eine einfache harmonische Bewegung ohne Verringerung der Amplitude aus.
Die folgende Grafik zeigt, wie sich die Verschiebung des Objekts unter diesen drei verschiedenen Bedingungen ändert:
Dämpfung unter Widerstandskräften mit unterschiedlichen Dämpfungskonstanten
Dämpfung können wir in Situationen nutzen, in denen wir nicht möchten, dass etwas vibriert. Autos bestehen aus Dämpfern, die verhindern, dass sich das Auto jedes Mal wiederholt auf und ab bewegt, wenn es in ein Schlagloch fällt. Auf Brücken befinden sich auch Dämpfer, um zu verhindern, dass sie durch den Wind schwanken. Hohe Gebäude verfügen manchmal auch über Dämpfer, um sicherzustellen, dass das Gebäude bei Erdbeben nicht zu stark schwankt und stürzt. In Stromleitungen werden „Stockbridge-Dämpfer“ eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Kabel keinen starken Vibrationen ausgesetzt sind.
Stockbridge Dämpfer an einer Stromleitung
Unterschied zwischen gedämpfter und ungedämpfter Vibration
Präsenz widerstrebender Kräfte
Im ungedämpft Bei Schwingungen schwingt das Objekt frei, ohne dass eine Widerstandskraft gegen seine Bewegung wirkt.
Im gedämpft Schwingungen erfährt das Objekt Widerstandskräfte.
Energieverlust
Im ungedämpft Bei Schwingungen ergibt sich aus der Summe der kinetischen und potentiellen Energien immer die Gesamtenergie des schwingenden Objekts, und der Wert seiner Gesamtenergie ändert sich nicht.
Im gedämpft Bei Vibrationen nimmt die Gesamtenergie des schwingenden Objekts mit der Zeit ab. Diese Energie wird abgebaut, da das Objekt gegen die Widerstandskräfte arbeitet.
Wert des Dämpfungskoeffizienten
Zum ungedämpft Schwingungen, .
Zum gedämpft Schwingungen, 
.
Bildhöflichkeit:
"Stockbridge-Dämpfer an einer 400-KV-Leitung in der Nähe von Castle Combe, England." Von Adrian Pingstone (Eigenes Werk) [Public Domain], über Wikimedia Commons (Modifiziert)
