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📚 Forced Oscillation Displacement 計算機

專業免費的 Forced Oscillation Displacement 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
1.28831 公尺(m)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器的功能

本工具可求解受正弦外力驅動之阻尼諧振子的穩態(特解)響應。以質量歸一化後的運動方程式為 d²x/dt² + 2κ(dx/dt) + ω₀²x = f cos(ωt),其中 ω₀ 為固有角頻率,κ 為阻力(阻尼)係數,f 為單位質量的驅動振幅,ω 為驅動角頻率。其穩態解的形式為 x(t) = A cos(ωt − δ)。

使用方式

請以一致的 SI 單位輸入固有角頻率、阻力係數、驅動角頻率與驅動振幅(分別為 rad/s、1/s、rad/s、m/s²)。接著選擇在四個驅動週期內取樣位移曲線所用的分割數。計算器將回傳穩態振幅 A、以弧度與角度表示的相位落後 δ,以及驅動週期。

公式解析

振幅為 A = f / sqrt((ω₀² − ω²)² + (2ωκ)²),即受迫振子的標準振幅響應。相位落後為 δ = atan2(2ωκ, ω₀² − ω²),此式將 δ 限定在 0 到 π 的範圍內,並能正確處理共振交界(即 ω₀² = ω²,此時 δ = π/2)的情況。

範例演算

當 ω₀ = 5、κ = 1、ω = 10、f = 100 時:ω₀² − ω² = −75,2ωκ = 20。分母為 sqrt(75² + 20²) = sqrt(6025) = 77.621,因此 A = 100 / 77.621 = 1.2883 m。相位為 δ = atan2(20, −75) = 2.8806 rad = 165.04°。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

計算結果包含暫態嗎?
不包含。此處僅顯示穩態部分;齊次解的暫態會以 e^(−κt) 的形式衰減。
在共振時會發生什麼?
當 ω₀ = ω 且 κ > 0 時,A = f/(2ωκ),δ = π/2。若同時 κ = 0,則振幅為無限大(無阻尼共振)。
該使用什麼單位?
任何一致的單位系統皆可;本工具預設採用 SI 制,因此位移以公尺為單位輸出。