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Federpendel, Nullphasenwinkel |
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Themenstart: 2011-01-25 14:49
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Hi
hab mal ne frage
kann mir einer sagen wi ich aus folgenden gleichungen auf
 
tan\phi_0=(-v_0/(\omega*y_0)) komme ich kenne folgende formeln y(t)=y_0*sin(\omega*t+\phi_0) v(t)=y_0*\omega*cos(\omega*t+\phi_0) konkrets beispiel ist das \omega 35,56 1/s ist m=1,5 kg y_0=-2,5cm und ich weis das v_0=0
und gesucht ist \phi_0
[ Nachricht wurde editiert von Trapt_ka am 25.01.2011 15:02:42 ]
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rlk
Senior  Dabei seit: 16.03.2007 Mitteilungen: 7178
Aus: Wien
 |     Beitrag No.1, eingetragen 2011-01-25 15:09
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\ Hallo Trapt\_ka, mit y_0 und v_0 sind die Anfangswerte y_0=y(0) und v_0=v(0) der Auslenkung und der Geschwindigkeit gemeint. Wenn Du die Ausdrücke für y(t) und v(t) in diese Anfangsbedingungen einsetzt, kommst Du schnell auf den gesuchten Wert von \phi_0\.. Ich hoffe, das hilft Dir, Roland
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2011-01-25 15:12
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ja schon
aber ich komme nicht auf die herleitung mit dem tan
 
bei ir sieht es wie folgt aus 0=2,5cm*\sin(\omega*0+\phi) 0=2.5cm*\omega*cos(\omega*0+\phi) gleichsetzen ergibt 2,5cm*\sin(\omega*0+\phi=2.5cm*\omega*cos(\omega*0+\phi) oder ist da schon der fehler
wenn ja zeig es mir bitte mal auf
[ Nachricht wurde editiert von Trapt_ka am 25.01.2011 15:15:22 ]
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rlk
Senior  Dabei seit: 16.03.2007 Mitteilungen: 7178
Aus: Wien
 |     Beitrag No.3, eingetragen 2011-01-25 15:35
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\ Hallo Trapt\_ka, ich gehe davon aus, dass mit y_0 der Anfangswert y(0) der Auslenkung gemeint ist und verwende für die Amplitude die Bezeichnung A. Mit y(t)=A*sin(\omega\.t+\phi_0) \lr(1) und v(t)=A*\omega*cos(\omega\.t+\phi_0) \lr(2) sehen die Anfangsbedingungen y(0)=y_0 und v(0)=v_0 so aus: y_0=A*sin(\phi_0) \lr(3) v_0=A*\omega*cos(\phi_0) \lr(4). Willst Du versuchen, \phi_0 aus den beiden Gleichungen \ref(3) und \ref(4) zu ermitteln? Ich hoffe, das hilft Dir, Roland \small\ PS: Der Originaltext der Aufgabe wäre hilfreich, denn bei dem hier vorgeschlagenen Rechenweg kommt die Masse m aus der Frage gar nicht vor.
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2011-01-25 15:40
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y_0 ist bei uns die Amplitude also das was du als a bezeichnest
im fall der aufgabe ist es so dass die feder eine Federkosntante von D=1800Nm und um 2,5 cm ausgelenkt ist
ich sollte m omega y_0 und \phi_0 berechnen
der Orginaltext lautet wie folgt
Eine Masse m sei an einer vertikalen Feder mit der Federkonstante 1800 N/m aufgehängt. Die Masse werde 2,5cm nach unten ausgelenkt und dann aus der Ruhe losgelassen, worauf sie mit einer Frequenz von 5,5Hz schwingt.
a) Bestimmen Sie w(Winkelgeschwindigkeit), m, yo, φ(Drehwinkel)
b) Bestimmen Sie die Elongation und Beschleunigung zum Zeitpunkt t=0,2s
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2011-01-25 17:18
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MrBean
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Aus: Muldenhammer(Sachsen), Deutschland
 |     Beitrag No.6, eingetragen 2011-01-25 19:51
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Hallo
 
Hallo 0=y_0*\sin(\phi_0) =>\phi_0=0 Das geht nicht, weil die anfangliche Auslenkung 2,5cm beträgt und nicht 0 Betrachte die Gleichungen von rlk: y_0=A*sin(\phi_0) \lr(3) v_0=A*\omega*cos(\phi_0) \lr(4) Diese kannst du dividieren. y_0*\omega/(v_0)=tan(\phi_0) Daer Unterschied zwischen dieser Beziehung und der Beziehung in deinem Anfangsbeitrag besteht darin , dass man alternstiv auch hätte setzen können: y_0=A*cos(\phi_0) mfgMrbean
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2011-01-25 20:24
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nun habe ich 2 frage
1. wann kann ich sagen
 
y_0=A*\cos(\phi) aber in diesem beispiel ist \phi dann trotzdem 0 oder und ich seh ich das falsch dass wenn ich aufgabenteil b mache, ich mir erst mal ne amplitude A ausrechnen muss
 
aber wie komme ich dann an die Amplitude A also die maximale auslenkung weil wenn ich diese in 2,5cm=A*\sin(\omega*t+\phi_0) ist A ja 0 weil sinus von 0 ist ja 0 oder steh ich nun voll auf dem schlauch wenn ja würd ich gerne mal die lösung sehen da ich das morgen für die klausr brauche wäre super
[ Nachricht wurde editiert von Trapt_ka am 25.01.2011 20:34:05 ]
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MrBean
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Aus: Muldenhammer(Sachsen), Deutschland
 |     Beitrag No.8, eingetragen 2011-01-25 20:38
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Hallo Das Weg-Zeit-Gesetz für eine ungedämpfte harmonische Schwingung lautet: y(t)=A*sin(\omega*t+\phi_0) Aber es lässt sich über den Cosinus ausdrücken: y(t)=A*sin(\omega*t+\phi_0) Die Amplitude hast du eigentlich schon. Beide beschreiben dasselbe Weg-Zeit-Gesetz, aber \phi_0 ist bei beiden unterschiedlich. Bei dir ist \phi_0=\pi/2 Die Amplitude hast du schon. mfgMrBean
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Beitrag No.9, vom Themenstarter, eingetragen 2011-01-25 20:41
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wieso habe ich die amplitude schon und wie lautet sie
ist in meinen fall A=y_0
und wenn du sagst
 
\phi=\pi/s dann komm ich da gar net drauf weil v_0=0 und wenn ich das in deine tan form einsetzt kommt da =raus oder mach ich es so 2,5=2,5*sin(\phi)
[ Nachricht wurde editiert von Trapt_ka am 25.01.2011 20:44:44 ]
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MrBean
Senior  Dabei seit: 06.04.2010 Mitteilungen: 5432
Aus: Muldenhammer(Sachsen), Deutschland
 |     Beitrag No.10, eingetragen 2011-01-25 20:52
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Trapt_ka
Aktiv  Dabei seit: 04.01.2007 Mitteilungen: 238
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 |     Beitrag No.11, vom Themenstarter, eingetragen 2011-01-25 20:56
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warum ist das den so
und ist das beim federpendel immer so wenn ich es auslenke
ihr siet so super
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MrBean
Senior  Dabei seit: 06.04.2010 Mitteilungen: 5432
Aus: Muldenhammer(Sachsen), Deutschland
 |     Beitrag No.12, eingetragen 2011-01-25 21:08
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Hallo
Wenn ich ein Federpendel von der Ruhelage um eine Strecke auslenke,dann loslasse, entspricht diese Strecke der Amplitude.
mfgMrbean
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rlk
Senior  Dabei seit: 16.03.2007 Mitteilungen: 7178
Aus: Wien
 |     Beitrag No.13, eingetragen 2011-01-25 21:10
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\ Hallo Trapt\_ka, diese Aufgabenstellung unterscheidet sich ja ziemlich von Deiner ersten Frage. Wovon hängt die Kreisfrequenz \(nicht Winkelgeschwindigkeit\) \omega ab? Mit \phi ist wohl der Nullphasenwinkel gemeint, es geht hier nicht um Drehungen. Zu Beitrag 5: die Auslenkung zu Beginn y(0) hat den Wert von \-2.5 cm und die Masse ist in Ruhe, v(0) hat also den Wert v(0)=0 m\.s^(-1). Aus \ref(4) ergibt sich für t=0 v(0)=0=A*\omega*cos(\phi_0) \phi_0 muss also eine Nullstelle des Kosinus sein. Welche der beiden Möglichkeiten die richtige ist, kannst Du über \ref(3) feststellen: y(0)=-2.5 cm=A*sin(\phi_0). Wenn ihr negativen Amplituden erlaubt, dann ist A=y(0) und sin(\phi_0)=1 eine Lösung, wie MrBean schon in Beitrag 8 schrieb. \small\ Wenn A>0 sein soll, muss sin(\phi_0)=-1 sein. Wenn Du statt \ref(3) und \ref(4) die Bewegung durch y(t)=A*cos(\omega\.t+\phi_1) \lr(5) und v(t)=-A*\omega*sin(\omega\.t+\phi_1) \lr(6) beschreibst, ergibt sich ein anderer Wert für den in \ref(5) und \ref(6) verwendeten Nullphasenwinkel \phi_1\.. Viel Erfolg bei der Klausur wünscht Dir Roland
PS: Wenn Du etwas mehr zum Hintergrund Deiner Frage (z.B. aus welcher Vorlesung welches Studiums sie kommt) und Deinem Vorwissen (z.B. in Deinem Profil) schreibst, können wir Dir gezielter antworten.
[Die Antwort wurde nach Beitrag No.7 begonnen.]
[ Nachricht wurde editiert von rlk am 25.01.2011 21:10:50 ]
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