Давайте решим задачу поэтапно.
Дано:
- Количество колебаний за 100 с: \( N = 314 \)
- Время: \( t = 100 \text{ с} \)
- Амплитуда уменьшилась в \( e \) раз за это время.
Что нужно найти:
- Добротность системы \( Q \).
Шаг 1. Найти частоту колебаний \(f\)
Количество колебаний за время \(t\): \[ N = f \times t \implies f = \frac{N}{t} = \frac{314}{100} = 3.14 \text{ Гц} \]
Шаг 2. Определить затухание амплитуды
Дано, что амплитуда уменьшилась в \( e \) раз за время \( t \). В колебательных системах с затуханием амплитуда \(A(t)\) со временем уменьшается по экспоненциальному закону:
\[ A(t) = A_0 e^{-\frac{\omega t}{2Q}} \]
где:
- \(A_0\) — начальная амплитуда,
- \(\omega = 2\pi f\) — циклическая частота,
- \(Q\) — добротность.
При этом, за время \(t\), амплитуда уменьшилась в \(e\) раз, значит:
\[ A(t) = \frac{A_0}{e} \]
Подставим в выражение для \(A(t)\):
\[ \frac{A_0}{e} = A_0 e^{-\frac{\omega t}{2Q}} \] \[ \Rightarrow \frac{1}{e} = e^{-\frac{\omega t}{2Q}} \]
Возьмём натуральный логарифм:
\[ -\!1 = -\frac{\omega t}{2Q} \] \[ \Rightarrow \frac{\omega t}{2Q} = 1 \]
Шаг 3. Выразить \(Q\):
\[ Q = \frac{\omega t}{2} \]
Подставим \(\omega = 2\pi f\):
\[ Q = \frac{2\pi f t}{2} = \pi f t \]
Подставим известные значения:
\[ Q = \pi \times 3.14 \times 100 \]
Вычислим:
\[ Q \approx 3.14 \times 3.14 \times 100 \] \[ Q \approx 9.86 \times 100 = 986 \]
Ответ:
Добротность системы составляет примерно \(\boxed{986}\).