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caro_b



Anmeldungsdatum: 23.10.2018
Beiträge: 109

Beitrag caro_b Verfasst am: 24. Nov 2018 13:48    Titel: Umformung Antworten mit Zitat

Hallo,

allmählich finde ich mich ja in der Physik zurecht, aber die folgende Umformung verstehe ich einfach nicht bzw. kann sie nicht nachvollziehen



ich hab ja inzwischen gelernt, das ich in der Physik mit

erweitern und rechnen darf, aber wo kommt das minus her?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8571

Beitrag jh8979 Verfasst am: 24. Nov 2018 14:17    Titel: Antworten mit Zitat

und zeigen in unterschiedliche Richtungen.

PS: Deine untere Grenze im Integral sollte +Unendlich sein.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259

Beitrag index_razor Verfasst am: 24. Nov 2018 14:49    Titel: Re: Umformung Antworten mit Zitat

caro_b hat Folgendes geschrieben:
Hallo,

allmählich finde ich mich ja in der Physik zurecht, aber die folgende Umformung verstehe ich einfach nicht bzw. kann sie nicht nachvollziehen



ich hab ja inzwischen gelernt, das ich in der Physik mit

erweitern und rechnen darf, aber wo kommt das minus her?


Das Minuszeichen darf da nicht stehen. Und vermutlich stimmen die Integrationsgrenzen nicht: r kann keine negativen Werte annehmen. Absgesehen davon könnte es sein, daß die Integrationsgrenzen auf der rechten Seite gegenüber der linken vertauscht sein sollen. Das würde das Minuszeichen erklären.

Das ganze ist im Prinzip eine Anwendung mehrerer Ableitungsregeln



Anschaulich geht es hier um die Ausführung eines Linienintegrals entlang radial verlaufender Geraden vom Ursprung aus, d.h. in Kugelkoordinaten ist . Die verbleibende Koordinate hat das Differential



Der Klammerausdruck der rechten Seite ist hier die explizite Form von "".
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8571

Beitrag jh8979 Verfasst am: 24. Nov 2018 15:27    Titel: Re: Umformung Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:

Das Minuszeichen darf da nicht stehen.

Abgesehen vom Minuszeichen in der unteren Grenze, das garantiert falsch ist, lese ich das Integral als Integration aus dem Unendlichen bis r_min. Dann zeigen und in entgegengesetze Richtungen und das Minuszeichen ist korrekt: .
caro_b



Anmeldungsdatum: 23.10.2018
Beiträge: 109

Beitrag caro_b Verfasst am: 24. Nov 2018 15:37    Titel: Antworten mit Zitat

danke für die antworten,

aber dann wohl doch etwas hintergrund
es geht um eine Teilchen, dass in das Magnetfelde eines Streuzentrums fliegt und mit

abgelenkt wird.
Das Streuzentrum liegt genau im Ursprung bei (0/0). das teilchen kommt aus negativer x-Richtung angeflogen. r ist der Abstand vom teilchen zum zentrum

mit dem Integral will ich Epot ausrechnen.

das ergebnis habe ich vom wert, aber nur wenn ich eben an genau dieser stelle vor das k ein minus schreibe komme ich auf das ergebnis
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259

Beitrag index_razor Verfasst am: 24. Nov 2018 15:56    Titel: Re: Umformung Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:

Das Minuszeichen darf da nicht stehen.

Abgesehen vom Minuszeichen in der unteren Grenze, das garantiert falsch ist, lese ich das Integral als Integration aus dem Unendlichen bis r_min. Dann zeigen und in entgegengesetze Richtungen und das Minuszeichen ist korrekt: .


Nein, du darfst nicht und identifizieren. Das Differential ist ein lineares Funktional und sein Wert deshalb positiv oder negativ je nach Orientierung des Integrationsweges, aber keineswegs immer positiv. (Es gibt sowohl positive als auch negative "Inkremente" der Radiuskoordinate.) Deswegen ändert eine Umorientierung des Integrationsweges das Vorzeichen beider Seiten gleichermaßen.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8571

Beitrag jh8979 Verfasst am: 24. Nov 2018 16:01    Titel: Re: Umformung Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Das Differential ist ein lineares Funktional und sein Wert deshalb positiv oder negativ je nach Orientierung des Integrationsweges, aber keineswegs immer positiv.

Wenn Dich das glücklich macht. Ich definier meine Kurvenintegrale über die zurückgelegte Wegkurve und hab dann keine Probleme mit den Minuszeichen. Das Minuszeichen in der Formel ist in der mir bekannten Notation jedenfalls korrekt.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259

Beitrag index_razor Verfasst am: 24. Nov 2018 16:32    Titel: Re: Umformung Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Das Differential ist ein lineares Funktional und sein Wert deshalb positiv oder negativ je nach Orientierung des Integrationsweges, aber keineswegs immer positiv.

Wenn Dich das glücklich macht. Ich definier meine Kurvenintegrale über die zurückgelegte Wegkurve und hab dann keine Probleme mit den Minuszeichen.


Doch, du hättest m.E. ein Problem mit dem Minuszeichen in der folgenden Gleichung



Die ist allgemeingültig und erfordert nicht, daß man eine Richtung von relativ zu vorgibt.

Die Bedeutung der Symbole, wie z.B. hier, ist meines Wissens Standard.

(Ich weiß nicht was du mit der Definition "über die zurückgelegte Wegkurve" meinst. Redest du von Integralen 1. Art?)

Zitat:

Das Minuszeichen in der Formel ist in der mir bekannten Notation jedenfalls korrekt.


Wenn dir eine andere Notation bekannt ist, als die in der die obige Identität gilt, dann ist sie m.E. ungewöhnlich und du hast sie in jedem Fall nicht definiert.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259

Beitrag index_razor Verfasst am: 24. Nov 2018 16:54    Titel: Antworten mit Zitat

caro_b hat Folgendes geschrieben:
danke für die antworten,

aber dann wohl doch etwas hintergrund
es geht um eine Teilchen, dass in das Magnetfelde eines Streuzentrums fliegt und mit

abgelenkt wird.
Das Streuzentrum liegt genau im Ursprung bei (0/0). das teilchen kommt aus negativer x-Richtung angeflogen. r ist der Abstand vom teilchen zum zentrum

mit dem Integral will ich Epot ausrechnen.

das ergebnis habe ich vom wert, aber nur wenn ich eben an genau dieser stelle vor das k ein minus schreibe komme ich auf das ergebnis


Wie sehen denn deine Rechenschritte aus? Ich erhalte



was für mich Sinn ergibt: Bei einer abstoßenden Kraft verringert sich die potentielle Energie mit dem Abstand vom Zentrum.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 24. Nov 2018 17:24    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hoffe, ich nerve nicht, wenn ich auch noch meinen Senf dazu gebe. Aber es gingen mir noch die zwei folgenden Punkte durch den Kopf:

-Auch wenn klar ist, was gemeint ist, trägt es wahrscheinlich zur Verwirrung bei, wenn als Grenzen beim ersten Integral steht. Wenn im Integral steht, sollte über einen bestimmten Weg oder zwischen zwei Punkten integriert werden.

-Hier wird nicht über eine Kraft integriert, die von aussen Arbeit am Teilchen verrichtet, sondern es wird die Arbeit bestimmt, welche das Kraftfeld selbst verrichtet. Es gilt hier daher m.E.

caro_b



Anmeldungsdatum: 23.10.2018
Beiträge: 109

Beitrag caro_b Verfasst am: 24. Nov 2018 21:10    Titel: Antworten mit Zitat

Dann doch erstmal die Aufgabenstellung:

Ein Teilchen (Masse m = 87 g) fliegt mit einer Geschwindigkeit V0 = 0,275 m/s in ein MAgnetfeld eines Topfmagneten und wird dort durch eine magnetische Kraft

an einem unbeweglichen Streuzentrum gestreut.

Warum wird für den Stoßparamter b = 0 der minimale Abstand rmin zwischen Teilchen und Streuzentrum erreicht? Berechnen Sie die Konstante k für rmin = 7,2 cm und b = 0

Nur für b = 0 wird eine gEschwindigkeit vmin = 0 m/s durch das Teilchen eingenommen, und damit Epot vollständig in Ekin umgewandelt. Damit folgt rmin für b = 0

um k zu bestimmen nutze ich die energieerhaltung:
Ekin1 + Epot1 = Ekin2 + Epot2

mein Ansatz für Epot2

Die Lösung ist aber:

ich gehe derzeit davon aus, dass ich bei besagtem umformungsschritt iwo ein minus vergesse, mir wird das aber nich tklar.
auch nicht, nach den bisherigen ausführungen
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 24. Nov 2018 21:31    Titel: Antworten mit Zitat

Das war es genau, was ich im Beitrag darüber sagen wollte: es gilt hier



Denn: leistet das Kraftfeld Arbeit am Teilchen, nimmt die potentielle Energie des Teilchens im Feld ab. Dann geht auch vorzeichenmässig alles auf.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259

Beitrag index_razor Verfasst am: 25. Nov 2018 08:50    Titel: Antworten mit Zitat

Ich stimme Myon zu, daß der Fehler bereits in deiner Definition der potentiellen Energie liegt. Ein anderer Weg das einzusehen ist folgender. Im Zusammenhang zwischen Kraft und Potential steckt bereits ein Minuszeichen, nämlich



(Der Grund dafür ist genau der, daß sich die Gesamtenergie als Summe "kinetische Energie" + "potentielle Energie" ergeben soll.) Dann gilt also und somit ergibt sich für die potentielle Energie am Ort bezogen auf



(Vertauschung der Integrationsgrenzen im letzten Schritt.) Die potentielle Energie schlechthin wird hier natürlch auf einen Ort im Unendlichen bezogen, d.h. (symbolisch) und , also (wieder symbolisch)

caro_b



Anmeldungsdatum: 23.10.2018
Beiträge: 109

Beitrag caro_b Verfasst am: 25. Nov 2018 09:59    Titel: Antworten mit Zitat

morgen

schonmal vielen Dank für die Hilfe und Erklärungen
Das macht natürlich alles sinn und ich kann das auch nachvollziehen.
beist sich aber noch mit meiner Vorstellung
für Ekin = 0 wir Epot maximal
nur hier wird sie ja dann minimal

lasse mir das dann alles zu gemüte gehen

Echt vielen Dank!!!
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259

Beitrag index_razor Verfasst am: 25. Nov 2018 12:16    Titel: Antworten mit Zitat

caro_b hat Folgendes geschrieben:
beist sich aber noch mit meiner Vorstellung
für Ekin = 0 wir Epot maximal
nur hier wird sie ja dann minimal


Wieso denn das? Es gilt doch



Die Summe beider Größen ist konstant. Wenn die eine kleiner wird, muß die andere größer werden. Sofern die kinetische Energie minimal (also null) ist, ist die potentielle Energie also maximal (für gegebenes ).
caro_b



Anmeldungsdatum: 23.10.2018
Beiträge: 109

Beitrag caro_b Verfasst am: 26. Nov 2018 07:49    Titel: Antworten mit Zitat

Myon hat Folgendes geschrieben:

Denn: leistet das Kraftfeld Arbeit am Teilchen, nimmt die potentielle Energie des Teilchens im Feld ab.


bedeutet doch, dass Epot kleiner wird bis zu einem Minimum
???????
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 26. Nov 2018 08:05    Titel: Antworten mit Zitat

Wieso? Wenn das Teilchen sich dem Zentrum nähert, ist die Arbeit negativ (bei k>0; die Kraft zeigt nach aussen, das Wegintegral ist negativ).
caro_b



Anmeldungsdatum: 23.10.2018
Beiträge: 109

Beitrag caro_b Verfasst am: 28. Nov 2018 00:02    Titel: Antworten mit Zitat

also du meinstest mit abnehmen, wenn das Teilchen wieder aus dem Feld herausfliegt.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 28. Nov 2018 13:28    Titel: Antworten mit Zitat

Den Satz meinte ich eigentlich allgemein. Aber ja, hier ist die Arbeit, welche das Feld leistet, positiv, wenn das Teilchen sich vom Zentrum entfernt. Folglich sinkt dann die potentielle Energie des Teilchens im Feld.
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