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| TomS |
Verfasst am: 26. Jan 2015 07:26 Titel: |
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Den Vorfaktor A bei x(t) kannst du dir doch rein geometrisch mittels der Pendellänge überlegen.
Es wäre wirklich sinnvoll, dass du deine Rechnung mal am Stück aufschreibst. |
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| Max Cohen |
Verfasst am: 25. Jan 2015 19:57 Titel: |
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Also ist diese Umschreibung legitim für kleine Winkel? Dann kommt man nämlich auf die Lösung der DGL .
Wenn dem so ist dann würde das doch in dem Fall mit der errechneten Amplitude passen die ich in meinen ersten Post errechnet habe. allerdings nur für kleine Winkel.
Danke |
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| TomS |
Verfasst am: 25. Jan 2015 19:48 Titel: |
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| Max Cohen hat Folgendes geschrieben: |
Wo ist hier das Problem? |
Und warum darfst du jetzt für die zweite Zeitableitung von theta plötzlich die zweite Zeitableitung von x schreiben?
Es geht nicht darum, das man das nicht rechtfertigen könnte. Aber man muss den Grund dafür benennen und die Einschränkungen kennen.
Wenn du dann eine lineare DGL in theta hast, dann kannst du natürlich den Lösungsansatz einsetzen und prüfen. |
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| Max Cohen |
Verfasst am: 25. Jan 2015 19:31 Titel: |
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Also muss die Lösung dann sein für kleine Winkel? muss dann in Radiant angegeben werden sonst würden die Dimensionen nicht stimmen. Meine errechnete Amplitude kann demnach nicht stimmen.
Wenn ich das allerdings mit dem umschreiben des Sinus mache also erhalte ich doch eine DGL in Abhängigkeit von x. Das müsste doch dann klappen?
für nun eingesetzt:
Wo ist hier das Problem?
Danke |
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| jumi |
Verfasst am: 25. Jan 2015 18:39 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: |
@Planck: warum führst du ein phi ein, wenn ursprünglich ein theta gegeben ist? deine Lösung für x stimmt nicht; wie gesagt, es handelt sich um eine Lösung in theta. |
Planck schreibt prinzipiell nur aus irgendwelchen Aufzeichnungen ab, egal wie dort die Variablen benannt sind! |
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| TomS |
Verfasst am: 25. Jan 2015 18:22 Titel: |
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Also du berechnest die DGL für ein Pendel. Das rotiert um den Aufhängepunkt. Es hat einen Freiheitsgrad, nämlich den Winkel. Daher wird die DGL ausschließlich in diesem Winkel formuliert, nicht in x. Über die Auslenkung bzw. die Höhe kommt dann der von Planck genannte Sinus ins Spiel, da hat er recht. Erst wenn du dir klar machst, dass dieser für kleine Winkel durch den Winkel selbst angenähert werden kann, hast du eine elementare DGL, die du lösen kannst. Aber diese ist wieder im Winkel gegeben, nicht in x oder y. Und auch die Lösung ist zunächst eine Funktion für den Winkel.
Und wie ich schon sagte, eine Zeichnung hilft wirklich weiter ...
@Planck: warum führst du ein phi ein, wenn ursprünglich ein theta gegeben ist? deine Lösung für x stimmt nicht; wie gesagt, es handelt sich um eine Lösung in theta. |
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| Max Cohen |
Verfasst am: 25. Jan 2015 15:16 Titel: |
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Hallo Planck1858, die Lösung macht zu deiner angegebenen DGL aber keinen Sinn. Du schreibst sei die Lösung der Bewegungsgleichung aber schreibst eine DGL mit einer Funktion des Winkels in Abhängigkeit von . Das die DGL mit der Kleinwinkelnäherung eigentlich:
lautet ist mir bewusst. Ich dachte allerdings an die Konsistenz der Gleichung. Man müsste eine Funktion des Winkels in Abhängigkeit der Zeit angeben und nicht eine Funktion des Ortes in Abhängigkeit der Zeit wenn man diese DGL vor sich hat.
Außerdem handelt es sich dabei um eine gewöhnliche lineare DGL zweiter Ordnung mit konstanten Koeffizienten.
Danke |
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| planck1858 |
Verfasst am: 25. Jan 2015 15:01 Titel: |
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Die DGL für ein Fadenpendel lautet:
bzw.
Dabei handelt es sich um eine nichtlineare DGL 2. Ordnung.
Und erst die Kleinwinkelnäherung führt zu der von dir angegebenen Lösung
.
Die DGL dazu lautet wie folgt.
bzw.
+\frac{g}{l} \cdot \varphi(t)=0) |
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| Max Cohen |
Verfasst am: 25. Jan 2015 13:58 Titel: |
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Hallo Tom, der Winkel ist die Auslenkung des Pendels. Das hätte ich auch dabei schreiben sollen, sorry.
Die DGL lautet für ein Fadenpendel:
. Nun kann ich den Sinus umschreiben mit . Wobei die Länge des Pendels ist und die Gegenkathete (Wenn ich mir das Pendel im ausgelenkten Zustand als Dreieck aufzeichne). Demnach erhalte ich:
Ich kann noch umschreiben mit und erhalte dann die DGL:
Die Lösung der DGL ist doch dann oder werfe ich hier Äpfel und Birnen durcheinander?
Danke |
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| TomS |
Verfasst am: 25. Jan 2015 12:58 Titel: |
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Nee, du hast das immer noch nicht verstanden.
Zunächst sagst du, dass dein Winkel theta eine Funktion der Zeit ist. OK, das wird bei der Lösung der Aufgabe tatsächlich herauskommen. Dann berechnest du eine maximale Geschwindigkeit, aber wieder in Abhängigkeit von theta; was soll dieses theta denn sein?
Dann versuchst du wieder, eine Bewegungsgleichung zu lösen, ohne diese überhaupt hinzuschreiben. Sobald du eine Bewegungsgleichung hingeschrieben hast, kannst du durch Einsetzen prüfen, ob ein bestimmter Ansatz diese Bewegungsgleichung löst. Du hast einen Lösungsansatz, aber keine Bewegungsgleichung. Das geht nicht. Wie lautet denn deine Bewegungsgleichung?
Dann meine letzte Anmerkung: dein Ansatz löst die Bewegungsgleichung für das Pendel i.A. nicht! |
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| Max Cohen |
Verfasst am: 25. Jan 2015 12:47 Titel: |
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Hallo, da habe ich mich wohl falsch ausgedrückt. Wenn man von Bewegungsgleichung spricht ist also die Differentialgleichung gemeint. Das ist mir jetzt klar. Mir geht es um die Lösung der Differentialgleichung um das nochmal auf den Punkt zu bringen.
"Dann solltest du Geschwindigkeit, Winkel, Gesamtenergie etc. einsetzen. Was ist dabei bekannt? Was ist gesucht?"
Bekannt ist lediglich die Länge des Fadens. Gesucht ist x(t).
"Zu Beginn hast du einen Winkel theta, dann auf einmal ein x(t)"
Um das konsistent fortzuführen müsste ich also schreiben?
Es handelt sich hierbei um eine ungedämpfte Schwingung. Ich stelle mein Vorgehen etwas deutlicher dar:
Ich habe mit dem Energieerhaltungssatz die Geschwindigkeit des Pendels im tiefsten Punkt berechnet mit:
. Mit . Dabei komme ich auf eine Geschwindigkeit im tiefsten Punkt von .
Nun weiß ich das die Lösung der Bewegungsgleichung einer harmonischen Schwingung sein muss.
Wenn ich das ableite erhalte ich die Geschwindigkeit.
Nun habe ich die maximale Geschwindigkeit des Pendels und einen Ausdruck dafür. Der Sinus ist maximal bei +1 oder -1. Damit erhalte ich dann: und demnach . Nun habe ich lediglich in eingesetzt.
Damit müsste ich doch eine Funktion des Ortes in Abhängigkeit der Zeit haben?
Wenn ich das allerdings mit der Funktion machen muss würde man wohl eine Funktion des Winkels in Abhängigkeit der Zeit haben.
Danke schonmal! |
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| TomS |
Verfasst am: 25. Jan 2015 12:23 Titel: |
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Nein, so kann man das nicht machen!
Zunächst mal versuchst du, eine Relation zwischen potentieller Energie, kinetischer Energie und Gesamtenergie herzustellen. Das ist von der Idee her OK. Dann solltest du das aber auch einmal explizit so hinschreiben, d.h.
Dann solltest du Geschwindigkeit, Winkel, Gesamtenergie etc. einsetzen. Was ist dabei bekannt? Was ist gesucht?
Dies ergibt dann eine Bewegungsgleichung, d.h. einen Zusammenhang zwischen Größen wie x(t), v(t) usw.
Das was du suchst, nämlich ein x(t) = ... ist aber nicht die Bewegungsgleichung sondern deren Lösung. Das ist erst der nächste Schritt.
Dann musst du eine konsistente Notation einführen. Zu Beginn hast du einen Winkel theta, dann auf einmal ein x(t). Was ist x? Wie kommst du von einem zum anderen? Ich denke, du benötigst eine Skizze für dein Problem mit dem Pendel, in der du alle Größen einzeichnest, die du verwendest.
Ich denke, du möchtest in irgendeiner Form die dir bekannte Lösung x(t), d.h. eine harmonische Schwingung einsetzen. Dazu musst du dir zwei Dinge klar machen: a) wie kommst du grundsätzlich von deiner Aufgabenstellung zu einer Lösung? s.o. b) unter welchen Bedingungen löst eine harmonische Schwingung das o.g. Problem des Pendels; im Allgemeinen tut sie das nämlich nicht! |
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| planck1858 |
Verfasst am: 25. Jan 2015 11:54 Titel: |
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Hi,
wo genau hast du etwas eingesetzt und wie? |
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| Max Cohen |
Verfasst am: 24. Jan 2015 18:22 Titel: Bewegungsgleichung Fadenpendel |
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Hallo, ich möchte eine Bewegungsgleichung für ein einfaches Fadenpendel aufstellen. ich dachte mir dazu folgendes:
Die Geschwindigkeit ist im tiefsten Punkt des Fadenpendels am größten. Diese Geschwindigkeit kann ich per Energieerhaltungssatz herleiten.
wobei die Länge des Pendels ist. Ich erhalte dann:
Nun lautet die Bewegungsgleichung für eine harmonische Schwingung . Demnach ist die Geschwindigkeit:
. Nun habe ich und kann einsetzen um somit die Amplitude zu erhalten:
und demnach ist
Demnach erhalte ich die Bewegungsgleichung: wobei
Kann ich das so machen?
Herzlichen Dank! |
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