( 2-3-38 )
被拉长了,变为图 2 - 3 - l 上的弧线 。
因为已假设位移很小,所以弧长 可以用其弦长 来近似代替即
当弦发生位移后,元段伸长为
考虑到 为微小量,即 ,利用级数展开,并保留级数的前二项可得
所以当弦伸长时,张力 所做的功就等于
它应等于元段 所贮存的位能,于是整个弦所贮存的位能为
( 2-3-39 )
由此可得弦振动时的总能量为
( 2-3-40 )
我们将( 2 - 1 - 32) 式代入,由于
在利用正弦函数与余弦函数的正交性质,就可求得
( 2-3-41 )
其中
( 2-3-42 )
代表第 次振动方式的能量。
如果应用前面讨论过的在初始时刻中央位置被拨动的例子 可得
由此可以算出弦的总能量为
初能量。
计算结果也等于 ,两种结果完全相同,这是能量守恒定律所预期 其中 分别代表质量,弹性系数和力阻,不同的边界条件可以产生不同的。