Posizione oscillatore smorzato
Con ampiezza 1, tasso di decadimento 0,2, pulsazione 2 e fase 0, la posizione all'istante 1 è −0,340712212877 dentro un inviluppo di 0,818730753078. Inserisca i cinque valori per valutare il coseno smorzato in qualsiasi momento. Gratis nel suo browser.
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Esempio risolto
- Ampiezza
- 1
- Tasso di smorzamento
- 0,2
- Omega
- 2
- Fase
- 0
- Tempo
- 1
- Inviluppo
- 0,8187307531
- Argomento
- 2
- Posizione
- -0,3407122129
Gli oscillatori armonici sottosmorzati compaiono ovunque una forza di richiamo competi con un attrito leggero: smorzatori massa-molla, circuiti RLC riscritti come EDO del secondo ordine, strumenti sismici e ogni corso di equazioni differenziali che tratti la vibrazione libera. La posizione in forma chiusa è una sinusoide a decadimento esponenziale, non un seno puro, così il calcolo a mano mescola un inviluppo esponenziale con il coseno della frequenza smorzata e della fase. Questo calcolatore di posizione dell'oscillatore smorzato accetta l'ampiezza A, il tasso di decadimento β, la frequenza angolare smorzata ω, la fase φ in radianti e il tempo t, e restituisce la posizione numerica insieme all'inviluppo e all'argomento del coseno.
La forma chiusa sottosmorzata e il significato di ogni simbolo
In quel regime la frequenza naturale ω₀ è la radice quadrata di k su m, il tasso di decadimento β vale ζ ω₀ (oppure c su 2m in notazione viscosa), e la frequenza angolare smorzata ω è ω₀ per la radice di uno meno ζ al quadrato.
La posizione di risposta libera che soddisfa le condizioni iniziali può sempre scriversi come x di t uguale a A per e elevato a meno β t per il coseno di ω t più φ, dove A e φ assorbono lo spostamento e la velocità iniziali. L'ampiezza A può essere positiva o negativa e scala semplicemente l'intero moto. Il tasso β deve essere non negativo affinché l'inviluppo si riduca o resti costante invece di esplodere.
La frequenza angolare ω deve essere strettamente positiva perché il moto sia davvero oscillatorio; i casi critico e sovrasmorzato usano altre formule esponenziali reali e restano fuori ambito. La fase φ si misura in radianti, come nei manuali di calcolo e fisica, e il tempo t può essere qualsiasi reale finito così Lei può valutare campioni passati o futuri su una griglia di simulazione.
Casi d'uso
Controlli di vibrazione libera in aula
Consenta agli studenti di inviare A, β, ω, φ e t per x(t) sottosmorzato e di verificare posizione, inviluppo e argomento del coseno rispetto ai metodi del libro.
Valutazione automatica LMS ed esami
Valuti le domande sull'oscillatore sottosmorzato con un oracolo deterministico che rifiuta tassi di decadimento negativi e ω non positiva come input non valido.
Taccuini di progetto e campionamento dei giochi
Campioni la risposta libera smorzata in forma chiusa su una griglia temporale nel dimensionare smorzatori o verificare inviluppi meccanici senza un integratore di EDO completo.
Domande frequenti
Cosa succede se omega è zero o negativo?
L'oscillazione sottosmorzata richiede una frequenza angolare smorzata ω positiva affinché il coseno oscilli in tempo reale.
La fase è in gradi o in radianti?
Solo in radianti, come nella notazione standard di calcolo e fisica per cos(ωt+φ). Converta i gradi in radianti prima della chiamata se i Suoi dati sono in gradi.
Come ricavo tasso di decadimento e pulsazione da massa, smorzamento e rigidezza?
La pulsazione naturale è la radice quadrata di k su m, il tasso di decadimento è c diviso due volte m e la pulsazione smorzata è quella naturale per la radice di uno meno il quadrato del rapporto di smorzamento. Inserisca qui questi valori già ridotti.
Che cos'è l'inviluppo nel risultato?
È l'ampiezza per e elevato a meno il tasso di decadimento per il tempo: il limite decrescente entro cui oscilla il coseno. Con ampiezza 1 e tasso 0,2 vale 0,818730753078 all'istante 1, e la posizione è l'inviluppo per il coseno.
Posso calcolare la posizione in un tempo negativo?
Sì. Il tempo può essere qualsiasi numero reale finito, quindi può campionare istanti passati o futuri su una griglia di simulazione. Anche l'ampiezza può essere negativa o nulla; scala semplicemente tutto il moto.
Strumenti correlati
Per sviluppatori — accesso via API
Tutto quello che vedi in questa pagina è disponibile anche via API. Questa sezione è per i team che vogliono integrarlo nei propri sistemi; chi non ne ha bisogno può semplicemente usare lo strumento qui sopra.
Endpoint
Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.
Chiamala dal tuo stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/calculus/damped-oscillator-position \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"amplitude":1,"decay_rate":0.2,"omega":2,"phase":0,"time":1}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/calculus/damped-oscillator-position", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"amplitude": 1,
"decay_rate": 0.2,
"omega": 2,
"phase": 0,
"time": 1
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/calculus/damped-oscillator-position",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"amplitude": 1,
"decay_rate": 0.2,
"omega": 2,
"phase": 0,
"time": 1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/calculus/damped-oscillator-position", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"amplitude":1,"decay_rate":0.2,"omega":2,"phase":0,"time":1}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"amplitude":1,"decay_rate":0.2,"omega":2,"phase":0,"time":1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/calculus/damped-oscillator-position", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Esempio di richiesta
{
"amplitude": 1,
"decay_rate": 0.2,
"omega": 2,
"phase": 0,
"time": 1
}Esempio di risposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "calculus.damped_oscillator_position",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L'API è asincrona: ricevi subito un task_id e puoi fare polling fino a 1 richiesta al secondo.
Prezzi
Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.
Errori
| HTTP | Codice | Significato |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Chiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Credito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività. |
404 | unknown_type | Tipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta. |
429 | rate_limited | Troppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo. |
Note tecniche
Tassi di decadimento non validi o ω non positiva falliscono con invalid_input invece di inventare una risposta crescente o non oscillatoria.
La forma chiusa sottosmorzata e il significato di ogni simbolo
Un sistema lineare massa-molla-smorzatore con equazione mẍ + cẋ + kx = 0 è sottosmorzato quando il rapporto di smorzamento ζ è strettamente minore di uno. Questo endpoint non risolve di nuovo l'equazione caratteristica da m, c e k; valuta quella soluzione sottosmorzata già ridotta all'istante scelto.
Contratto di ingresso, campi di risposta ed errori di validazione
Se omega è zero o negativo, il moto non è un'oscillazione sottosmorzata con frequenza smorzata reale, quindi la chiamata fallisce invece di restituire un esponenziale puro o un coseno complesso. In caso di successo il corpo riecheggia i cinque ingressi e aggiunge envelope uguale ad A per e a meno β t, argument uguale a ω t più φ in radianti, position uguale all'inviluppo per il coseno dell'argomento, e una stringa formula che riscrive x di t uguale ad A e a meno β t per coseno di ω t più φ. Invii con POST un corpo JSON con cinque numeri finiti obbligatori: amplitude, decay_rate, omega, phase e time. Ogni campo può arrivare come numero JSON o come stringa numerica; campi mancanti, stringhe vuote e valori non finiti falliscono con invalid_input indicando il campo. Se decay_rate è negativo, il gestore rifiuta la richiesta perché un esponenziale crescente non è la risposta libera passiva sottosmorzata. I valori predefiniti di esempio amplitude uno, decay_rate zero virgola due, omega due, phase zero, time uno producono un campione di coseno smorzato che Lei può verificare con qualsiasi calcolatrice scientifica. La validazione fallita non viene addebitata; le chiamate parse riuscite usano il prezzo base pubblicato $0.002 senza token di modello né rete in uscita.
Dove un'API di posizione dell'oscillatore smorzato rende valore
Aule e piattaforme di tutoraggio usano un calcolatore di posizione dell'oscillatore smorzato affinché gli studenti controllino i compiti di vibrazione libera senza spostare il fattore di decadimento o convertire per errore gradi di fase. I generatori d'esame e i plugin LMS necessitano di un oracolo deterministico che rifiuti ω non positiva e β negativa invece di restituire in silenzio un successo senza senso. Gli script di strumentazione che convertono ζ e ω₀ misurati in β e ω possono ancora chiamare questa capacità una volta noti quei parametri, mantenendo il nucleo numerico piccolo e testabile. I taccuini di progettazione meccanica campionano x di t su una griglia temporale nel dimensionare smorzatori e verificare giochi prima del CAD; un minuscolo endpoint parse evita di trascinare un risolutore di EDO completo per una sola valutazione in forma chiusa. Poiché l'implementazione è parse puro di livello A, ogni chiamata riuscita costa il $0.002 pubblicato senza conteggio di token.
Domande tecniche
Come si calcola la posizione x(t) dell'oscillatore sottosmorzato?
Invii numeri finiti amplitude A, decay_rate β (≥0), omega ω (>0), phase φ in radianti e time t. L'API restituisce x = A·e^{-βt}·cos(ωt+φ) più l'inviluppo e l'argomento del coseno.
decay_rate può essere zero?
Sì. β = 0 è il limite non smorzato della stessa formula (coseno puro). β negativo viene rifiutato perché un inviluppo crescente non è la risposta libera passiva.
Quanto costa il calcolatore di posizione dell'oscillatore smorzato?
Lo strumento nel browser è gratuito. Le richieste API usano il saldo prepagato KIT a $0.002 per chiamata riuscita; l'input non valido non viene addebitato.