7.3 Aplicação: duplo massa mola
Considere o duplo sistema massa-mola, onde as molas possuem constantes
e
e as massas
envolvidas são
e .
Desconsiderando o amortecimento, temos o seguinte sistema:
onde
e
representam o deslocamento de cada uma das massas e
e
são as forças externas aplicadas. Tomando transformada de Laplace,
obtemos:
isto é:
A representação matricial do sistema é:
e sua solução pode ser escrita como:
onde . Vamos resolver
um caso particular onde ,
,
e
,
temos o seguinte sistema massa-mola:
Usando (7.17), temos:
Para completar o sistema, impondo as seguintes condições iniciais:
,
e
:
Logo,
|
| (7.18) |
e
|
| (7.19) |
Usamos frações parciais para escrever
ou seja,
e .
Logo,
e , ou
seja,
e .
Portanto,
|
| (7.20) |
e, calculando a transformada inversa, temos:
Da mesma forma,
|
| (7.21) |
e
A figura 7.2 apresenta os gráficos de
e
: