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Lissajous-Figur
 
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Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 16. Apr 2019 22:33    Titel: Lissajous-Figur Antworten mit Zitat

Aufgabe:
1. Phasenverschiebung zwischen bestimmen
2. Lissajous Figur zeichnen.


Zur 1.
Wie bestimme ich die Funktionen Ux und Uy der unten abgebildeten Figur ?
Zur 2.
Idee:
Ich stelle mir das so vor, dass ich zwei Skizzen überlagern muss eine rechts vom Blatt und eine direkt links unten vom Blatt. Um die Punkte zu überlagern, kann ich dann links vom Blatt die Punkte in ein drittes Koordinatensystem einzeichnen, jeweils von unten und von rechts.



Lissajous Figur.png
 Beschreibung:
Zur 1.
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Lissajous Figur.png


Gast002
Gast





Beitrag Gast002 Verfasst am: 17. Apr 2019 11:32    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Multiple,

fange am besten mit Aufgabe 2 an, die ist einfacher.
Deine Idee mit den zwei Skizzen , eine für die horizontale Richtung und eine für die vertikale Richtung, ist richtig, aber ziemlich aufwendig zu machen. Ich würde eine Wertetabelle vorschlagen. Linke Spalte für und dann jeweils eine Spalte für und . ist ein Winkelargument, also kannst Du hier beliebige Werte im Bereich von hinschreiben, möglichst gleichmäßig verteilt. Die Werte, die Du damit für die beiden anderen Spalten ausrechnest, trägst Du als Punkte in das Koordinatensystem der Lissajousfigur ein

Für die erste Aufgabe kommt Dir hoffentlich die richtige Idee beim Lösen der ersten Aufgabe.

Beste Grüße
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 17. Apr 2019 12:53    Titel: Re: Lissajous Figur Antworten mit Zitat

Multiple_Choice hat Folgendes geschrieben:
...
1. Phasenverschiebung zwischen bestimmen
...


Was kannst Du aus der Figur bzgl. der Frequenzen und der Amplituden beider Spannungen ablesen?
Gast002
Gast





Beitrag Gast002 Verfasst am: 17. Apr 2019 23:00    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo GvC,

über die Frequenz kann man aus der Lissajousfigur keine Information gewinnen. Die Zeit t ist ein Parameter, der einen Punkt auf der Kurve beschreibt. Mit wachsender Zeit wandert der Punkt die Kurve entlang. Die Frequenz bestimmt nun, wie schnell der Punkt auf der Kurve läuft, aber das kann man an der gegebenen Abbildung nicht sehen.

Die Amplituden bzw. kann man ablesen indem man z.B. für die x-Amplitude die zwei vertikalen Tangenten an die Kurve der Lissajousfigur anlegt, eine ganz links an den Punkt, wo die am weitesten negative Auslenkung in x-Richtung erreicht wird, und die andere ganz rechts für die maximale positive Auslenkung. Der Abstand der x-Achsenschnittpunkte beider Tangenten geteilt durch 2 ist die x-Amplitude.
Aus der vorliegenden Grafik komme ich damit auf eine Amplitude von 2,15 Einheiten. Wieviel Volt eine Einheit bedeutet, weiß man natürlich nicht. Man sieht auch, daß der Nullpunkt nicht ganz sauber eingestellt ist. Die Kurve ist um 0,1 Einheit ins Negative verschoben.

Die Frage war aber, die Phasenverschiebung zu ermitteln. Dabei spielt die Kenntnis der Frequenz oder der einzelnen Amplituden keine Rolle.

Beste Grüße
PhyMaLehrer



Anmeldungsdatum: 17.10.2010
Beiträge: 1085
Wohnort: Leipzig

Beitrag PhyMaLehrer Verfasst am: 18. Apr 2019 07:26    Titel: Antworten mit Zitat

Gast002 hat Folgendes geschrieben:
über die Frequenz kann man aus der Lissajousfigur keine Information gewinnen.

Das stimmt. Gemeint war sicher das Frequenzverhältnis.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 18. Apr 2019 12:14    Titel: Antworten mit Zitat

Gast002 hat Folgendes geschrieben:
Die Frage war aber, die Phasenverschiebung zu ermitteln. Dabei spielt die Kenntnis der Frequenz oder der einzelnen Amplituden keine Rolle.


Es spielt aber das Verhältnis der Frequenzen und das der Amplituden eine Rolle. Denn irgendwie musst Du für die mathematische Beschreibung der beiden Spannungsfunktionen einen gemeinsamen Bezug haben.


und


Wie willst Du denn etwas über die Phasenverschiebung aussagen, wenn Du nicht wenigstes das Frequenz- und Amplitudenverhältnis kennst. Beide Verhältnisse lassen sich aus der Figur ablesen.
Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 19. Apr 2019 03:41    Titel: Antworten mit Zitat

Zur 2 habe ich alle Punkte für Ux und Uy eingetragen.
Ich komme da auf ein gestrecktes Kreuz.
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 19. Apr 2019 10:39    Titel: Antworten mit Zitat

Man könnte sich das mühelos mit einem Funktionsplotter / Parameterkurven ansehen.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 19. Apr 2019 13:03    Titel: Antworten mit Zitat

Multiple_Choice hat Folgendes geschrieben:
Zur 2 habe ich alle Punkte für Ux und Uy eingetragen.


Wirklich alle?

Multiple_Choice hat Folgendes geschrieben:
Ich komme da auf ein gestrecktes Kreuz.


Was meinst Du damit? Kannst Du das mal sizzieren? Tatsächlich müsste sich bei einer Phasenverschiebung ungleich +-pi/2 eine geschlossene Figur ergeben, und zwar so etwas wie eine verzerrte liegende 8, wobei der Kreuzungspunkt nach unten verschoben ist.

Schau mal hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Lissajous-Figur#Abbildungen_f%C3%BCr_Frequenzverh%C3%A4ltnis_1:n_und_n:1_(Amplituden-Verh%C3%A4ltnis_1:1)
Gast002
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Beitrag Gast002 Verfasst am: 19. Apr 2019 20:15    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

ein Kreuz ist nur der mittlere Teil der Lissajousfigur. Der Kreuzungspunkt müßte bei (0;A/2) liegen. Hast Du für Werte aus dem gesamten Intervall [0; 6,28] verwendet? Sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite müssen die Arme des Kreuzes durch einen vertikalen Bogen verbunden sein.

Hast du schon Ideen zur Lösung der ersten Aufgabe? Was das Verhältnis der Frequenzen betrifft, kannst Du benutzen, da sowohl in wagerechter als auch in senkrechter Richtung nur ein Umkehrpunkt in der Lissajousfigur vorhanden ist.

Beste
Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 21. Apr 2019 23:19    Titel: Antworten mit Zitat

Laut dem Plotter muss ich auf eine liegende Acht kommen die an beiden enden nach unten verzerrt ist.
Ich habe jetzt mal für und komme auf die Werte für Die Achsen habe ich mit Ux für die horizontale Achse und Uy für die Vertikale Achse des Koordinatensystems festgelegt. Jedoch komme ich nicht auf die Form.
Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 22. Apr 2019 11:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe die Punkte wie folgt ins Koordinatensystem eingetragen.


Ux Uy.jpg
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Gast002
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Beitrag Gast002 Verfasst am: 23. Apr 2019 00:52    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

das war eine gute Idee, Daß Du Deine Zahlen hier angegeben hast. Sonst wäre ich nie drauf gekommen , wo das Problem liegt.
Du rechnest die Sinusfunktionen nicht im Bogenmaß aus, sondern im Gradmaß. muß 0 ergeben. Du erhältst aber 1,09, weil Du sin(6,28 grad) berechnest. Ebenso für alle anderen Werte. Also stelle bitte Deinen Rechner auf Bogenmaß ein.
Außerdem sind 5 Stützstellen innerhalb einer Periode des Sinus zu wenig, um eine so komplizierte Figur wie eine liegende Acht darzustellen. 12 bis 15 Punkte wirst Du mindestens brauchen. Mehr als eine Periode mußt Du nicht berechnen, da sich dann sowieso alles wiederholt.

Beste Grüße
Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 23. Apr 2019 11:19    Titel: Antworten mit Zitat

Wie siehts jetzt aus ?


Ux Uy 2.jpg
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Gast002
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Beitrag Gast002 Verfasst am: 23. Apr 2019 19:52    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

jetzt sieht es gut aus.

Nun kann es mit Aufgabe 1 weitergehen.

Beste Grüße
Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 24. Apr 2019 00:24    Titel: Antworten mit Zitat

Zur Phasenverschiebung bin ich laut dem Link
https://www.rahner-edu.de/grundlagen/signale-richtig-verstehen/lissajous-figuren/ vorgegangen.



Aufg1.jpg
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Gast002
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Beitrag Gast002 Verfasst am: 24. Apr 2019 23:46    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

das Prinzip ist richtig. Nur würde ich die Werte im Oszillogrammbild etwas anders ablesen:
U = 2,3
V = 4,3

Der Unterschied im Phasenwinkel ist aber nicht groß. Da die Ablesung von U und V höchstens auf 5 % genau ist, solltest Du den Winkel auch höchstens auf ganze Grad genau angeben.

Beste Grüße
Multiple_Choice



Anmeldungsdatum: 08.04.2019
Beiträge: 77

Beitrag Multiple_Choice Verfasst am: 24. Apr 2019 23:59    Titel: Antworten mit Zitat

Oder ist das so zu verstehen, dass von Kästchen zu Kästchen 0,5cm und bei 2 Kästchen 1cm abgelesen werden muss ?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 25. Apr 2019 09:52    Titel: Antworten mit Zitat

Also, ich würde aus dem Oszillogramm ja ablesen, dass beide Spannungen gleiche Frequenz und gleiche Amplitude haben. Damit lassen sie sich darstellen als


und


Außerdem lässt sich für t=0 (also für Ux=0) ablesen



Eingesetzt in die Funktionsgleichung für Uy ergibt sich



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