Harmonische Schwingung

Chinacat · Anmeldungsdatum: 19.04.2010 Beiträge: 3

Hallo!
Ich habe die Suchfunktion benutzt, aber leider nichts gefunden was mir hilft Hilfe

Ich sitze an einem Übungsblatt zur Vorbereitung auf eine wichtige Prüfung und hänge bei zwei Beispielen:

1. Ein Feder- oder Fadenpendel schwingen so stark, dass noch vor der Amplitude besondere Verhältnisse herrschen (Fadenpendel stößt mit dem Faden an, beim Federpendel schlägt es die Windungen der Feder aufeinander). Skizzieren Sie den zu erwartenden Zeitverlauf für diese Verhältnisse, sowie zeitlich abgestimmt die Geschwindigkeit und die Beschleunigung!

Mein Ansatz: Unser Prof. hat uns nach langem Betteln dann doch eine Skizze für die Elongation gemacht. Eine Freundin hat sie für mich ins Netz gestellt, damit ihr sie sehen könnt:

http://physikhilfe.blogspot.com/2010/04/fur-physikerboardde.html

Wie man diese Skizzen erstellt, mit der Phasenverschiebung und allem drum und dran weiß ich...aber ich bin mir jetzt nicht sicher, ob die Kurven für Beschleunigung und Geschwindigkeit analog zu dieser Skizze auch so komisch aussehen müssen oder ob das wieder ganz normale Sinusschwingungen sind...

2. Gegeben ist eine harmonische Schwingung mit sinusförmigem Verlauf. Ich lasse die lange Version weg und komme gleich zu den Größen:

Es schwingt eine Masse m von 400g
Amplitude: 20mm
f = 20 Hz
Winkelgeschwindigkeit: 40π rad/s
φ mit Null angenommen

Geben Sie die Formel für die auf die Masse wirkende Kraft an! (Ähm...Ist das die Rückstellkraft? Ich kenne eine Formel für das Federpendel und eine für das Fadenpendel, aber der Prof. will sowas wie eine Universalformel...)

Wieviele Winkegrade und wieviel Radiant betragen Phase und Elongation nach 0,5s? (Umrechnen kann ich das, die Formel für die Elongation kenne ich auch, aber was hat die Phase in dem Kontext verloren?)

Welche Phasenverschiebung müsste die Schwingung haben, damit sie nach 0,01 s maximale (alternativ: Null) Auslenkung hat? (Was Phasenverschiebung ist weiß ich, aber sowas?? Gibt es da eine Formel dafür oder ist das am Ende eine Logikaufgabe und ich stehe mit beiden Füßen auf der Leitung?)

Ok, das ist jetzt ein seeeehr langer Post geworden, ich hoffe dass ihr mit den Angaben etwas anfangen könnt!

Jedenfalls schonmal ein riesiges Dankeschön an alle guten Geister, die sich da durchkämpfen!

Profischwinger · Gast

zu 1
Wenn du die s-t-Kurve hast;dann ist v die Steigung davon (klar)
am besten mal versuchen die v-t-Kurve zu skizzieren
mit a-t gehts dann genauso weiter

Chinacat · Anmeldungsdatum: 19.04.2010 Beiträge: 3

Hallo!
Erstmal danke für die Antwort! Ja, das mit der Steigung ist denk ich klar, aber mein Problem ist, dass ich keine Werte zu seiner Skizze habe. Ich hab versucht, mir selbst welche zu basteln und bin aber damit nicht sicher. Theoretisch würd ich jetzt sagen, die Geschwindigkeitskurve sieht genauso aus wie die Elongationskurve, nur 90° phasenverschoben...und analog dazu eben die Beschleunigung...keine Ahnung... Haue / Kloppe / Schläge

Chinacat · Anmeldungsdatum: 19.04.2010 Beiträge: 3

OMG, ich bin ja auch sowas von blöd Hammer

Bei 2. bin ich auf Elongation und Phase gekommen:

y (t = 0,5s) = 0,02 * sin (40π * 0,5)

und dann nimmt man nur den hinteren Teil, also den sinus, weil der ja die Phase ist, richtig? Und dann kriegt man 0,89 rad raus. Dann mit 180/π multiplizieren und man hat rund 51° ...Stimmt das so?

Anfänger · Gast

Bei 2 ist T doch 0.05s

0.5 ist genau das 10 fache.Deshalb müßte die Phase doch 0 sein?

Oder ist sie 20π?