減衰振動と強制振動 ― ばねに繋がれた質点は,数秒後どうなっているか

ばね定数 k のばねに繋がれた質量 m の質点が,空気抵抗 −γdxdt を受けながら動きます.はじめの位置 x(0) = L,はじめの速度 v0 を決めれば,あとは 微分方程式が未来をぜんぶ決めてしまいます. その答えを式のまま描いて,止まり方が 3 通りしかないこと, そして外から揺すったときにどこで共鳴するかを見ます.

東京理科大学 望月研究室 / 2 階線形常微分方程式の解き方(特性方程式・微分演算子法・ ロンスキアン・定数変化法)と,強制振動から Green 関数・線形応答へつながる話は 導出のページにまとめてあります.