Вывод уравнения движения для механического сейсмографа

Рассмотрим простой сейсмограф, состоящий из массы М подвешен на пружине на жестком каркасе, прикрепленном к земле, как показано на рисунке.

Фигура механического сейсмографа.

Движение массы, по-видимому, описывается уравнением

(1) г 2 у г т 2 + γ г у г т + ю о 2 у "=" г 2 η г т 2

где у используется для обозначения перемещения М относительно земли и η для обозначения смещения самой земной поверхности. Я хочу знать, как вывести это уравнение.

Я знаю, что затухающие колебания описываются выражением

(2) г 2 у г т 2 + γ г у г т + ю о 2 у "=" 0
и что колебания земной поверхности действуют на систему как внешняя сила (каркас, удерживающий пружину, заменить рукой). Поэтому уравнение становится
(3) г 2 у г т 2 + γ г у г т + ю о 2 у "=" Ф о М с о с ( ю т )
Помня об этом
(4) М г 2 η г т 2 "=" Ф о с о с ( ю т )
Я получаю окончательное уравнение
(5) г 2 у г т 2 + γ г у г т + ю о 2 у "=" г 2 η г т 2
Вопрос в том, где я потерял знак для г 2 η г т 2 срок?

Ответы (1)

Вопрос в том, где я потерял знак для г 2 η г т 2 срок?

Так как положительное направление вверх и для

η > 0

вы получаете внешнюю силу, толкающую вниз (в системе координат, связанной с поверхностью Земли), уравнение ( 4 ) должен был быть

М г 2 η г т 2 "=" Ф о с о с ( ю т )

позволяет нам получить правильный результат.