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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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Se inserisce
Ampiezza
1
Tasso di smorzamento
0,2
Omega
2
Fase
0
Tempo
1
Ottiene
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.

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.

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.

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.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/calculus/damped-oscillator-position

Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.

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}'
{
  "amplitude": 1,
  "decay_rate": 0.2,
  "omega": 2,
  "phase": 0,
  "time": 1
}
{
  "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.

per richiesta$0.002

Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.

HTTPCodiceSignificato
401unauthorizedChiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization.
402insufficient_balanceCredito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività.
404unknown_typeTipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta.
429rate_limitedTroppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo.

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.

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.

Leggi la documentazione completa del KIT →