Particella libera soggetta a forza elastica attrattiva e forza dipendente dal tempo

Si consideri il moto di una particella libera sottoposta ad una forza elastica attrattiva e ad una forza dipendente dal tempo diretta come :

(1)

L'equazione fondamentale della dinamica si scrive :

(2)

Se si assume per semplicità che la velocità iniziale sia diretta come un raggio vettore e che anche la forza f(t) abbia la stessa direzione, assunta tale direzione come asse x, la precedente proiettata su tale asse si scrive :

(3)

Se si introduce l'ulteriore ipotesi che la forza imposta abbia una dipendenza dal tempo di questo tipo :

(4)

la (3) si scrive :

(5)

La (5) è un'equazione differenziale non omogenea del secondo ordine a coefficienti costanti. L'equazione caratteristica dell'omogenea associata si scrive :

(6)

le cui radici si scrivono :

(7)

L'integrale generale della omogenea associata si scrive :

(8)

Un integrale particolare può essere della forma :

(9)

dove c è una costante da determinare. Sostituendo la (9) nella (5) si ottiene :

(10)

L'integrale generale della (5) si scrive pertanto :

(11)

dove A e B possono determinarsi con le condizioni iniziali.

La soluzione ottenuta rappresenta un moto oscillatorio con frequenza costante ma con ampiezza crescente nel tempo.


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