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[quote="Steffen Bühler"]Mach Dir z.B. für s(t)=A*sin(w*t) eine Wertetabelle. Sagen wir mal w=1/s und A=2cm, also t=0,0s -> s(t)=0,00cm t=0,5s -> s(t)=0,96cm t=1,0s -> s(t)=1,68cm ... Und das trägst Du jetzt in ein Diagramm ein.[/quote]
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Steffen Bühler
Verfasst am: 22. Mai 2013 08:25
Titel:
Das hatte ich schon mal erwähnt: dieser Effekt kommt durch Rundungsfehler. Die Periode ist ja nicht exakt 0,67, sondern
Du langst also nach der ersten Periode nicht genau aufs Maximum, sondern knapp daneben, und bei jeder darauffolgenden immer mehr vorbei.
Auch deswegen empfahl ich ja, keine Wertetabelle zu nehmen, sondern den Cosinus so zu zeichnen, wie er nun mal aussieht: eine ewige Wiederholung der ersten Periode. Und die kann dann auch zur Not 0,67 sein. Schließlich sollst Du ja nur "skizzieren" und nicht "zeichnen".
Viele Grüße
Steffen
Musel
Verfasst am: 21. Mai 2013 17:57
Titel:
Ah, ok. Was mich nur wundert: bei einer harmonischen Schwingung müsste doch die "Hüpfhöhe" des Autos gleich bleiben. Sie verringert sich aber minimal bei mir von Schwingung zu Schwingung.
Funktion: s(t)=A (5cm)*cos(9,43)*t und t ist bei der ersten Schwingung 0,67, dann 1,34 und dann 2,01...
Somit liegt das Ergebnis der ersten Schwingung 4,997, der zweiten 4,99 und der dritten 4,97. Was mach ich falsch?
Steffen Bühler
Verfasst am: 21. Mai 2013 08:51
Titel:
Musel hat Folgendes geschrieben:
Ok, dann heißen meine Funktionen also s(t)=A (5cm) *cos(w*t) und
v(t)=A*w*sin(w*t) und a(t)=-A*w^2*cos(w*t). Richtig?
Nicht ganz. Wie geschrieben, ist die Ableitung von cos ja -sin. Das Vorzeichen von v(t) ist also falsch.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Komme ich bei -cos in der ersten Ableitung auf sin?
Nein, eben nicht.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Denn v(t) ist ja die erste Ableitung von a(t) und s(t) die zweite.
Nein, v(t) ist das Integral von a(t), nicht die Ableitung. Die Ableitung entspricht ja einer Division, hier durch die Zeit. Die Geschwindigkeit ist also die erste Ableitung des Wegs nach der Zeit (sie beschreibt ja auch die
Änderung
des Wegs), die Beschleunigung die zweite (sie beschreibt ja auch die
Änderung
der Geschwindigkeit).
Viele Grüße
Steffen
Musel
Verfasst am: 20. Mai 2013 15:23
Titel:
Oder seh ich das falsch, Steffen? Ich glaub hier möchte sich niemand weiter reinwurschteln.
Musel
Verfasst am: 18. Mai 2013 15:55
Titel:
Ok, dann heißen meine Funktionen also s(t)=A (5cm) *cos(w*t) und
v(t)=A*w*sin(w*t) und a(t)=-A*w^2*cos(w*t). Richtig?
Komme ich bei -cos in der ersten Ableitung auf sin? Denn v(t) ist ja die erste Ableitung von a(t) und s(t) die zweite. Wenn s(t) also cos beinhalten, dann muss v(t) sin beinhalten und a(t) dann -cos?
VG
Musel
Verfasst am: 18. Mai 2013 15:48
Titel:
Ach schon gut, habs verstanden. Der Wagenheber hat ja die Höhe 5cm und das ist ja die halbe Sinusschwingung. Ok
Musel
Verfasst am: 18. Mai 2013 15:46
Titel:
Aber die Amplitude müsste doch trotzdem 2,5 sein? Sie umfasst doch nur den Ausschlag einer Sinus"hälfte". Oder?
Steffen Bühler
Verfasst am: 17. Mai 2013 08:33
Titel:
Ja, nur ist eben die Wegfunktion kein Sinus, sondern ein Cosinus. (Du wärst auch selber drauf gekommen, daher verrate ich's hier ohne schlechtes Gewissen.)
Und die erste Ableitung von cos ist dann -sin, die zweite -cos.
Viele Grüße
Steffen
PS: Dein "später Nachmittag" scheint arg spät zu werden...
Ich bin ab jetzt und über Pfingsten offline. Falls noch was unklar sein sollte, musst Du Dich also leider bis nächste Woche gedulden, falls niemand anders aushilft.
Schöne Feiertage!
Musel
Verfasst am: 17. Mai 2013 08:14
Titel:
Aber meine Ableitungen müssten doch stimmen, oder nicht. Die hab ich aus einem anderen Forum. Durchrechnen kann ich erst heute Abend, da kommen sicher mehr Fragen von mir.
Steffen Bühler
Verfasst am: 17. Mai 2013 07:51
Titel:
Ja, noch ein Zusatz: die Weg-Zeitfunktion fängt ja "oben" an (also am Maximum) und schwingt dann durch die Ruhelage bis zum "unteren Totpunkt" und wieder hoch. Das ist dann aber keine
Sinus
funktion, sondern...? Entsprechend sind dann die Ableitungen zu ändern, ist aber nicht schwer für Dich, nehme ich an.
Deine unterschiedlichen Auslenkungen von Maximum zu Maximum sind wahrscheinlich Rundungsfehler, weil Du nicht genau die Periode eingesetzt hast. Zum Skizzieren eines Sinus reicht es eh, wenn Du die Periode halbierst: da ist der Nulldurchgang. Dann die erste Hälfte halbieren: da ist das Maximum, die zweite: da ist das Minimum. Und diese vier Viertel kannst Du dann noch einmal dritteln: immer ein Drittel vom Nulldurchgang nach links bzw. rechts ist das halbe Maximum. So brauchst Du auch keine großartige Tabelle, ist ganz praktisch, besonders in Klausuren, weil's schneller geht.
Zur gedämpften Schwingung: das ist kein großes Geheimnis. Ein Sinus würde ja ungedämpft immer mit derselben Auslenkung unendlich weiterlaufen. Kommt nun Reibung dazu, klingt er ab. Mathematisch ist das im einfachsten Fall in der Tat eine e-Funktion, die sich davor multipliziert:
. Für x=0 ist also noch alles da, für x=1 nur noch 37 Prozent usw.
Wenn Du bei x=1 einen anderen Wert als 1/e haben willst, spendierst Du einfach noch einen entsprechenden Faktor zum Exponenten:
Wenn's also nach einer Sekunde nur noch 42 Prozent sein sollen, wäre das
, also
Auch die Frequenz ändert sich bei Dämpfung leicht. Siehe z.B. die entsprechende
Wikipedia-Seite
.
Viele Grüße
Steffen
Musel
Verfasst am: 17. Mai 2013 05:51
Titel:
Ok, dann hab ich mir das richtig gedacht. Bin heute erst zum späten Nachmittag wieder von der Uni zu Hause und werde das dann versuchen durchzurechnen. Kannst Du mir derweil da Ganze an der gefämpften Schwingung nochmal versuchen zu erklären. Ich weiß, dass die e-Funktion da eine Rolle spielt, bräuchte aber für die Rechnung vielleicht ein praktisches Beispiel. Danke und bis später.
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 19:38
Titel:
Jetzt bin ich doch noch mal kurz da, weil ich meinen Fehler korrigieren muss. Dein Ansatz war richtig: das Auto geht von 5cm auf Null - und dann federt es bis auf -5cm durch. Danach geht die Reise wieder hoch, durch Null bis wieder auf 5. A ist also in der Tat 5, und es wird auch nichts hinzuaddiert. Aber es ist ja eine ungedämpfte Schwingung, die geht wieder ganz auf 5 hoch! Und auch beim zweiten, dritten, hundertsten Mal - es ist ja nur theoretisch.
Die anderen Rechnungen schaue ich mir morgen an.
Viele Grüße
Steffen
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:58
Titel:
Ok, alles klar, dann bis morgen. Hier schon mal für morgen:
Ich glaube ich hatte mich verrechnet. Eine gesamte Sinusschwingung dauert in diesem Fall doch 0,67 s und somit müsste dann nach der ersten Schwingung das Auto noch 4,91 cm "hochhopsen", bei der zweiten 4,82 cm und bei der dritten 4,73 cm. Stimmt das?
Laut der Funktion v(t) müsste die 1. Schwingung dann v=23,56 m/s haben, die zweite v=23,52 m/s und die dritte v=23,45 m/s, richtig? Warum nimmt die Geschwindigkeit denn bei einer harmonischen Schwingung ab? Das ist doch dann gar keine oder? Ist das nicht eine gedämpfte, weil das Auto auch immer weniger hoch "hopsen" kann? Oder wo ist da der Unterschied?
Bei a habe ich dann bei der ersten Schwingung a=-7,76 m/s^2
bei der zweiten a=-15,51 m/s^2 und bei der dritten a=-23,24 m/s^2.
Stimmen die Werte?
Warte hoffnungsvoll auf Antwort.
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:36
Titel:
Musel hat Folgendes geschrieben:
Ich meinte bei welcher Art von Aufgaben muss ich darauf achten? Bei allen Sinusberechnungen von Schwingungsaufgaben?
Überall, wo der Vollkreis mit 2pi statt 360° bezeichnet wird. Das ist eben auch bei w=2pi*f der Fall. Und eigentlich überall in Mathe und Physik. Gradmaß ist eher "umgangssprachlich".
Du könntest aber "privat" auch w=360°*f rechnen, dann bliebst Du im Gradmaß.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Ich rechne nun also:
0s entspricht 0 cm
0,67s entspricht 0,55cm
...
Nein, wie gesagt, Du musst vom Startpunkt 5cm (von da fällt das Auto runter) diese 0cm bzw. 0,55cm abziehen. Das ergibt die richtige Schwingung des Autos: 5cm, 4,45cm etc.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Das trage ich dann in ein Diagramm ein und mache das selbe mit a und v, richtig?
Richtig.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Wie ändert sich denn die Gleichung, wenn es keine harmonische Schwingung, sondern eine gedämpfte ist mit y=0,1/s? Was muss ich dann beachten?
Dann müsste eben noch der Faktor
davor. Nach einer Sekunde sind dann noch 10 Prozent da, nach zwei Sekunden 1 Prozent usw. Exponentieller Abfall eben.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Übrigens wollte ich mal sagen, dass Sie/Du
Du. Wir duzen uns hier alle.
Musel hat Folgendes geschrieben:
der erste sind, der mir in einem Physikforum hilfreich antwortet.
Bist ja auch erst seit heute hier.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Tausend Dank. Hier werde ich öfter sein.
Prima, wir freuen uns, wenn die Leute wiederkommen.
Für heute muss ich leider Schluss machen. Vielleicht hilft noch jemand anders, ansonsten bis morgen.
Viele Grüße
Steffen
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:36
Titel:
Auwei, ich glaub ich habe falsch gerechnet.
Ist es nicht eher
0,67s entspricht 0,09 cm
1,34s entspricht 0,17 cm
2,01s entspricht 0,26 cm?
Gilt das dann jeweils als gesamte Sinuskurve, ja?
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:24
Titel:
Ja, das mit dem Sinus berechnen ist klar. Ich meinte bei welcher Art von Aufgaben muss ich darauf achten? Bei allen Sinusberechnungen von Schwingungsaufgaben?
Und nun nochmal zur Aufgabe:
Ich rechne nun also:
0s entspricht 0 cm
0,67s entspricht 0,55cm
1,34s entspricht 2,20cm
2,01s entspricht 4,95cm
Ist das richtig? Das trage ich dann in ein Diagramm ein und mache das selbe mit a und v, richtig?
Wie ändert sich denn die Gleichung, wenn es keine harmonische Schwingung, sondern eine gedämpfte ist mit y=0,1/s? Was muss ich dann beachten?
Übrigens wollte ich mal sagen, dass Sie/Du der erste sind, der mir in einem Physikforum hilfreich antwortet. Tausend Dank. Hier werde ich öfter sein.
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:18
Titel:
Musel hat Folgendes geschrieben:
Wann genau muss ich den Rechner denn umstellen? von Grad auf Bogenmaß?
Bevor Du den Sinus berechnest. Aber die Umschaltung bleibt eh erhalten.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Ist es dann richtig, dass T in meinem Fall 0,67 s beträgt und das das eine komplette Sinusschwingung ist?
Ja.
Musel hat Folgendes geschrieben:
Ist A in meinem Fall dann also 2,5 cm?
Ja, und es schwingt um den Mittelpunkt 2,5cm.
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:15
Titel:
Ach Du meine Güte, ok, eine Frage geklärt, dafür zwei neue aufgetaucht.
Wann genau muss ich den Rechner denn umstellen? von Grad auf Bogenmaß?
Ist es dann richtig, dass T in meinem Fall 0,67 s beträgt und das das eine komplette Sinusschwingung ist?
Ist A in meinem Fall dann also 2,5 cm?
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 16:07
Titel:
Musel hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich bei w 1 einsetze und bei A 2, dann komm ich da auf 0,0349.
Weil Du Deinen Taschenrechner auf Gradmaß eingestellt hast. In der Kreisfrequenz steckt aber der Faktor 2pi und nicht 360, daher muss Bogenmaß eingestellt werden.
Musel hat Folgendes geschrieben:
denke ich mir t aus und stelle fiktive Zeitabstände von 0,5 s an, um die Werte zu bekommen
Du sollst ja drei Perioden skizzieren. Mit
kannst Du, da Du w=9,43/s hast, die Dauer einer Periode ausrechnen. Das mal drei sollte die Länge der x-Achse sein.
Meinem Verständnis nach ist die Amplitude übrigens nicht 5cm, denn das Auto schwingt ja zwischen 0cm und 5cm.
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 15:58
Titel:
Ok, gut. Das hatte ich dann schonmal falsch verstanden. Nun noch eine Frage. Wie kommst Du auf Deine Beispielrechnung t=1,0s -> s(t)=1,68cm
Wenn ich bei w 1 einsetze und bei A 2, dann komm ich da auf 0,0349...
also meine Formel s(t)=A*sin(w*t)=2 cm*siin(1*1s)
Oder versteh ich w völlig falsch?
Und dann noch zu t:
denke ich mir t aus und stelle fiktive Zeitabstände von 0,5 s an, um die Werte zu bekommen oder wie komme ich auf t?
Tut mir leid, dass ich für Dich vielleicht doofe Fragen stelle.
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 15:44
Titel:
Der Satz
Zitat:
Skizzieren Sie die ersten drei Schwingungsperdioden.
sagt m.E. klar, dass Du den zeitlichen Verlauf der drei Funktionen in einem Diagramm skizzieren sollst. Setz also w=9,43/s und A=5cm und skizziere, wie beschrieben.
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 15:29
Titel:
Wie kommst Du denn auf t? und warum ist w=1/s?
w ist doch Wurzel aus D/m, in meinem Fall also 9,43? und ein Diagramm brauch ich nicht zeichnen, denk ich. A müsste durch den Wagenheber dann 5 cm sein.
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 15:26
Titel:
Mach Dir z.B. für s(t)=A*sin(w*t) eine Wertetabelle.
Sagen wir mal w=1/s und A=2cm, also
t=0,0s -> s(t)=0,00cm
t=0,5s -> s(t)=0,96cm
t=1,0s -> s(t)=1,68cm
...
Und das trägst Du jetzt in ein Diagramm ein.
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 15:20
Titel:
Hallo nochmal. Danke dafür, aber ich kann nichts damit anfangen. Tut mir leid, ich weiß ich bin physik-doof. Kannst Du das genauer erklären bitte?
Steffen Bühler
Verfasst am: 16. Mai 2013 15:01
Titel:
Willkommen im Physikerboard!
Die Variable t lässt Du jetzt einfach loslaufen. Dann trägst Du die t-Werte auf der Horizontalachse, die drei Funktionswerte auf der Vertikalachse ab und zeichnest so die drei Kurven.
Viele Grüße
Steffen
Musel
Verfasst am: 16. Mai 2013 14:49
Titel: harmonische Schwingung
Meine Frage:
Hallöchen.
Ich hänge an einer Aufgabe fest.
Es geht um folgendes: Ein Auto ohne Stoßdämpfer mit m=1000kg fällt von einem Wagenheber h= 5cm.
Beschreiben Sie Auslenkung x, seine Geschwindigkeit und seine Beschleunigung als Funktion der Zeit, wenn die Federkonstante D=89000 N/m beträgt. Skizzieren Sie die ersten drei Schwingungsperdioden.
Die Funktionen konnte ich skizzieren und müssten demnach sein:
s(t)=A*sin(w*t) wobei w= Omega
v(t)=A*w*cos(w*t)
a(t)=-A*w^2*sin(w*t)
Meine Ideen:
Soweit, so gut. Omega kann ich ja durch Wurzel aus D/m berechnen, aber wie dann weiter? Ich habe t ja gar nicht und komme nun nicht vorwärts. Auch weiß ich gar nicht wie ich das mit den ersten drei Schwingungsperioden berechnen soll. Kann mir jemand weiterhelfen?