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[quote="pressure"]Okay: Zunächst stellen wir die Ortsvektoren für die die beiden Punktmasse auf. Ursprung in der Kegelspitze, z-Achse nach oben und x- und y-Achse in der Ebene senkrecht dazu. [latex]\vec x_1 = \begin{pmatrix} 0\\ 0 \\ r-L \end{pmatrix}[/latex] [latex]\vec x_2 = \begin{pmatrix} r \sin\alpha \cos\varphi\\ r \sin\alpha \sin\varphi \\ - r \cos\alpha \end{pmatrix}[/latex] Nun gilt: [latex]T = \frac{m_1}{2} \dot{\vec{x}}^2_1 + \frac{m_2}{2} \dot{\vec{x}}^2_2[/latex] [latex]V = m_1 g \vec x_1 \hat e_z + m_2 g \vec x_2 \hat e_z[/latex] Also berechnest du jetzt mal [latex]\dot{\vec{x}}_1[/latex] bzw. [latex]\dot{\vec{x}}_2[/latex] und anschließend das Betragsquadrat und du wirst letztlich sehen woher sich die Terme richtiger weise ergeben. [quote]Wir haben die Gleichungen immer durch Überlegung aufgestellt. Hier spielt sicher auch die Erfahrung und Intuition eine entscheidende Rolle. [/quote] Das ist wie du sicherlich gemerkt hast keine gute Idee, außer die Terme sind, weil z.B. bekannte Koordinaten verwendet werden (Zylinder oder Polarkoordinaten), schon bekannt. Daher mein Tipp für die Klausur: Nach diesem Schema systematisch vorgehen, denn ohne richtige Lagrange-Funktion kannst du die restliche Aufgabe auch vergessen.[/quote]
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pressure
Verfasst am: 02. Aug 2011 13:34
Titel:
WhiteRussian hat Folgendes geschrieben:
Die z-Komponente muss aber laut Abbildung heißen L-r. Dann ist die von mir angegebene Ableitung doch richtig?
Wenn du die z-Achse nach oben orientierst, muss es r-L heißen ! Und abgeleitet ist das im Gegensatz zu deiner Rechnung immer noch ein Vektor ! Und das Betragsquadrat von jedem Vektor ist positiv, damit auch die kinetische Energie. Die Richtung spielt nur für die potentielle Energie eine Rolle.
WhiteRussian hat Folgendes geschrieben:
Ist aber ne ziemlich elendige Rechnerei, wenn man das alles unter Zeitdruck machen soll. Geht wohl nur, wenn man es passend auf dem Zettel hat, oder gibt es da noch Tricks?
Das sind maximal zwei Minuten Rechnung... und dafür richtig. Ohne schaffst du es ja scheinbar noch immer nicht die Lagrange-Funktion richtig aufzustellen !
WhiteRussian
Verfasst am: 02. Aug 2011 13:17
Titel:
Danke dir,
Die z-Komponente muss aber laut Abbildung heißen L-r. Dann ist die von mir angegebene Ableitung doch richtig?
Ableitungen der Kugelkoordinaten sind klar, bin aber zu faul die hier zu posten. Die stehen aber auf meinem Zettel für die Klausur!
Ist aber ne ziemlich elendige Rechnerei, wenn man das alles unter Zeitdruck machen soll. Geht wohl nur, wenn man es passend auf dem Zettel hat, oder gibt es da noch Tricks?
pressure
Verfasst am: 02. Aug 2011 12:36
Titel:
Okay:
Zunächst stellen wir die Ortsvektoren für die die beiden Punktmasse auf. Ursprung in der Kegelspitze, z-Achse nach oben und x- und y-Achse in der Ebene senkrecht dazu.
Nun gilt:
Also berechnest du jetzt mal
bzw.
und anschließend das Betragsquadrat und du wirst letztlich sehen woher sich die Terme richtiger weise ergeben.
Zitat:
Wir haben die Gleichungen immer durch Überlegung aufgestellt. Hier spielt sicher auch die Erfahrung und Intuition eine entscheidende Rolle.
Das ist wie du sicherlich gemerkt hast keine gute Idee, außer die Terme sind, weil z.B. bekannte Koordinaten verwendet werden (Zylinder oder Polarkoordinaten), schon bekannt.
Daher mein Tipp für die Klausur: Nach diesem Schema systematisch vorgehen, denn ohne richtige Lagrange-Funktion kannst du die restliche Aufgabe auch vergessen.
WhiteRussian
Verfasst am: 02. Aug 2011 12:12
Titel:
Ok, Vorzeichen bei der Potentiellen Energie ist klar, sie ist ja nach unten gerichtet!.
Vorzeichen bei m1 versteh ich nicht ganz, denn man hat doch die Höhe von m1 gegeben durch (L-r). Wenn ich das nach t ableite, bleibt doch
übrig?
Und die Kinetische Energie der horizontalen Bewegung von m2 ist wohl
. Das habe ich aus einer anderen (ähnlichen) Aufgabe geschlossen. Ich kapiere aber nicht so Recht, woher das r kommt. Das hat wohl etwas damit zu tun, dass die Strecke auf der Kreisbahn nicht allein durch den Winkel gegeben ist?
Du sagst ich soll das rechnen. Ich habe Leider keinen Plan von was ich hier ausgehen soll. Wir haben die Gleichungen immer durch Überlegung aufgestellt. Hier spielt sicher auch die Erfahrung und Intuition eine entscheidende Rolle.
Wäre also nett, wenn du mir das mal erklären könntest, dait ich am Freitag in der Klausur dann besser kann :-)
pressure
Verfasst am: 01. Aug 2011 20:03
Titel:
Da sind überall Fehler drin (kleine), weil es scheint, dass du eher rätst, als z.B. die Ortsvektoren beider Massen aufzustellen und einfach mal zurechnen...
Momentan sind falsch:
Vorzeichen bei der potentiellen Energie.
Vorzeichen bei der kinetischen Energie für m1
Kinetische Energie durch die Winkelbewegung
Zitat:
Aber auf m1 hat horizontale Bewegungsenergie von m2 Energie halt keine Auswirkungen, oder seh ich das falsch?
Doch die horizontale Bewegung von m2 hat einen Einfluss auf die Masse m1, da sich die beiden Massen nur synchron vertikal bewegen können und durch die Drehbewegung, die Masse m2 quasi träger ist.
WhiteRussian
Verfasst am: 01. Aug 2011 19:50
Titel:
Also dann muss es heißen
Aber auf m_1 hat horizontale Bewegungsenergie von m_2 Energie halt keine Auswirkungen, oder seh ich das falsch?
Danke schon mal für die Hilfe, ich bin einfach noch sehr unsicher, was solche Aufgabenstellungen betrifft.
pressure
Verfasst am: 01. Aug 2011 19:45
Titel:
Wenn die Masse m2 bei festem r um den Zylinder kreist, dann liefert das sehr wohl einen Beitrag zu kinetischen Energie.
WhiteRussian
Verfasst am: 01. Aug 2011 19:33
Titel:
Generalisierte Koordinaten sind r und der Winkel Phi. Mit r kann man direkt auch die Höhe von m_1 ausdrücken.
Der Winkel hat jedoch meines Erachtens nach keinen Einfluss auf die Gesamtenergie, denn eine Winkelgeschwindigkeit hier hätte doch keine Auswirkungen?
Also nochmal:
Besser? Das Minus im ersten Termin der kinetischen Energie kommt von dem L-r. Das L ist ja konstant und fällt daher raus.
pressure
Verfasst am: 01. Aug 2011 16:02
Titel:
Bei der potentiellen Energie hast du die Massen vertauscht. Und mit der kinetischen Energie bin nicht wirklich einverstanden. zumal beide Masse nicht die gleiche Geschwindigkeit haben müssen, und was soll v sein ?
Also nochmal über die Geschwindigkeit nachdenken und durch die generalisierte Koordinaten und ihre zeitlichen Ableitungen ausdrücken !
Und natürlich brauchst du den Winkel
, schließlich ist das ein Freiheitsgrad für die Masse m2. Vertikal bezieht sich nur auf die Masse m1 !
Am besten solltest du erst mal die Ortsvektoren der beiden Massen durch die generalisierten Koordinaten ausdrücken.
WhiteRussian
Verfasst am: 01. Aug 2011 14:08
Titel: Klausuraufgabe, Lagrange aufstellen
Hallihallo,
die Aufgabe findet ihr im Anhang! Ich wollte mal fragen, ob folgendes richtig ist:
Wozu braucht man den Winkel Phi, wenn sich das Ding nur vertikal bewegen soll??