Enunciado

Derive uma expressão para o tempo no qual a resposta de um sistema criticamente amortecido atingirá seu valor máximo, assim como sua resposta máxima.

Passo 1

Oi oi, meu xuxuzinho!! Tudo bem com você?? Como está a família?? Tudo na paz?? Então vamos lá Vamos analisar o que a nossa questão nos pede e matar essa em 10 minutos?? Bora. Bom, nosso enunciado nos pede para analisarmos equação de amortecimento e suas relações para cada um dos casos. Parece muita coisa, mas é tranquilo. Partiu??

Passo 2

Ok, nosso primeiro passo vai ser lembrar qual é a equação do subamortecido, ok?? Então vamos lá...

x t = [ x o + x o ˙ + ω n x o t e - ω n t

Se olharmos o gráfico dessa função e sua derivada, temos que a única possibilidade de termos um máximo é com x o ˙ > 0

Começando da nossa peça inicial, vamos ter que:

d x d t = e - ω n t - x o ˙ + ω n x o ω n t + x o ˙ = 0

t m = x o ˙ ω n x o ˙ + ω n x o

d ² x d t ² = e - ω n t 2 ω n x o ˙ + ω n ²   x o - ω n 2 x o ˙ + ω n x o t

Substituindo essas equações, com t = t m , teremos:

d ² x d t ² = - e - ω n t m 2 ω n x o ˙ + ω n ²   x o - ω n 2 x o ˙ + ω n x o t m

Eaii?? Chegou bem até aqui?? Então bora substituir os valores e continuar nossa conta.

d ² x d t ² =   - e - ω n x o ˙ ω n x o ˙ + ω n x o ω n x o ˙ + ω n 2   x o

Passo 3

Pronto!! Agora vamos jogar tudo lá na nossa formulinha e achar nossos valores!!

d 2 x d t 2 =   - e - ω n x o ˙ ω n x o ˙ + ω n x o ω n x o ˙ + ω n 2   x o < 0

x t = t m = x o + x o ˙ ω n e - x o ˙ x o ˙ + ω n x o

Resposta

x t = t m = x o + x o ˙ ω n e - x o ˙ x o ˙ + ω n x o

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