Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
  • 1
  • 2
2011-03-10, 15:11
  #1
Medlem
Tjenare! Jag har fått en svår uppgift av en lärare och jag har väldigt svårt att förstå exakt hur jag ska göra.
Uppgiften:
"Figuren nedan visar en kula vid två olika tidpunkter för en harmonisk svängning. Den vänstra fjädern visar en tidpunkt då kulan är i jämnviktsläge. Kulans massa är 150g, fjäderkonstanten är 25 N/m och amplituden är 12cm. Bestäm svängningens periodtid. Redogör tydligt för hur du kommer fram till ditt svar.(tips, Newtons 2:a lag)."
Jag vet vad svaret är och formeln men jag vet inte hur man kommer dit.
Formeln för svaret är T=2∏*√(m/k)
m=0.150kg
k=25 N/m
A= 0.12m

Från den T formeln kan ja dock få ut vad ω blir.
√(k/m)=2∏/T 2∏/T=ω
√(k/m)=ω
√(25/0.150)=12.91

Sedan har vi ju även Hooks lag som verkar en del av uppgiften
Newtons andra lag går ju att härleda till Hooks formel vilket visar att den verkar vara en del.
F= -kx
F= -25*0.12
F= -3 N
Får även samma svar när jag använder Newtons andra lag
F= m*a
F= 0.150*-20
F= -3
Får accelerationen genom att ta reda på maxvärdet genom
-(ω)^2*A*1=a
-(12.91)^2*0.12*1= -20

Jag har säkert krånglat till det massor bara för jag själv inte riktigt fattar vad jag ska göra så men ifall någon kan hjälpa mig med hur jag ska härleda så jag kommer fram till "svars formeln" så vore det riktigt awesome!

Tack på förhand
Mvh Marcus
__________________
Senast redigerad av torpedlars 2011-03-10 kl. 15:51.
Citera
2011-03-10, 16:38
  #2
Medlem
Nails avatar
Citat:
Ursprungligen postat av torpedlars
Tjenare! Jag har fått en svår uppgift av en lärare och jag har väldigt svårt att förstå exakt hur jag ska göra.
Uppgiften:
"Figuren nedan visar en kula vid två olika tidpunkter för en harmonisk svängning. Den vänstra fjädern visar en tidpunkt då kulan är i jämnviktsläge. Kulans massa är 150g, fjäderkonstanten är 25 N/m och amplituden är 12cm. Bestäm svängningens periodtid. Redogör tydligt för hur du kommer fram till ditt svar.(tips, Newtons 2:a lag)."

"Den vänstra fjädern visar..."? Menar du bild till vänster i fig?
Kan du posta figur?
Citat:
Sedan har vi ju även Hooks lag som verkar en del av uppgiften
Newtons andra lag går ju att härleda till Hooks formel vilket visar att den verkar vara en del.
F= -kx
F= -25*0.12
F= -3 N
Får även samma svar när jag använder Newtons andra lag
F= m*a

Eeeh ...
Då kraften F = -kx är given, följer ur Newtons 2:a jag, dvs F = ma, att
-kx = m d²x/dt², vilket sedan ger
d²x/dt² + (k/m) x = 0.
Ingår diffekvationer i kursen?
Citera
2011-03-10, 17:30
  #3
Medlem
suger på att rita men
http://img402.imageshack.us/i/79600909.png/

Citat:
Eeeh ...
Då kraften F = -kx är given, följer ur Newtons 2:a jag, dvs F = ma, att
-kx = m d²x/dt², vilket sedan ger
d²x/dt² + (k/m) x = 0.
Ingår diffekvationer i kursen?

Ja, antar att diffekvationer ingår för man räknar ju på en del förändringar i hastighet/acceleration etc etc.
Citera
2011-03-10, 17:40
  #4
Medlem
jag förstår inte riktigt hur jag ska fortsätta för att komma vidare till den formeln som man använder för att få fram Periodtiden (T). eller om det är ens det man ska göra, ifall de finns någon annat sätt man ska nå det. För det känns ganska dumt att man ska räkna ut kraften som man gör i hooks lag om man inte ska använda den till något för att kunna räkna ut" T=2∏*√(m/k)"
__________________
Senast redigerad av torpedlars 2011-03-10 kl. 17:48.
Citera
2011-03-10, 17:54
  #5
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av torpedlars
suger på att rita men
http://img402.imageshack.us/i/79600909.png/



Ja, antar att diffekvationer ingår för man räknar ju på en del förändringar i hastighet/acceleration etc etc.

F= m*a
F= -k*x

=> m*a = -k*x <=> m*(d^2)x/dt^2 = -k*x

Accelerationen är som bekant andraderivatan av läget, om det skulle råda några oklarheter.

(d^2)x/(dt^2) + (k/m)x

Denna differentialekvation överensstämmer med definitionen av en harmonisk svängningsrörelse, där y'' + ω^2*y = 0 och har lösningen y = A sin ω*t. Således är ω = k/m

Om du läst om centralrörelse vet du att ω=2π/T vilket ger att T=2π/ω = 2π*(m/k) (efter invertering).

Tyvärr minns jag inte riktigt varför lösningen på diffekvationen stämmer, men det är i matte E det visas och inte fysik B.
Citera
2011-03-10, 18:19
  #6
Medlem
Nails avatar
Citat:
Ursprungligen postat av torpedlars
Ja, antar att diffekvationer ingår för man räknar ju på en del förändringar i hastighet/acceleration etc etc.

Låter tveksamt ..

På viken nivå ligger kursen?
Svårt att ge hjälp om man inte vet vad man kan utgå ifrån.
Citera
2011-03-10, 18:25
  #7
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av Nail
Låter tveksamt ..

På viken nivå ligger kursen?
Svårt att ge hjälp om man inte vet vad man kan utgå ifrån.

Arå det förstår jag o jag uppskattar all hjälp
Kursen heter Fysik B och det är på gymnasiet jag läser den.
Citera
2011-03-10, 18:53
  #8
Medlem
http://img835.imageshack.us/i/asdadf.png/

det är den där härledningen jag inte fattar, hur det går från det vänstra till den högre formeln. Jag inser att jag har nog mest krånglat till det för er :S
Citera
2011-03-10, 18:54
  #9
Medlem
Nails avatar
Citat:
Ursprungligen postat av torpedlars
Arå det förstår jag o jag uppskattar all hjälp
Kursen heter Fysik B och det är på gymnasiet jag läser den.

OK - någon som känner till kursen kanske hoppar in.
Citera
2011-03-10, 19:30
  #10
Medlem
Vad ignorerad man kan bli då.

Jag skrev en lösning (nåja, inte fullständig ser jag nu men i alla fall) ovan, och eftersom ω=√(k/m) efter lösning av diffekvationen och T = 2π/ω blir T = 2π/(√(m/k)) kan det skrivas om som 2π * √(k/m)

Jag har alltså fysik B och repeterar själv det här.
Citera
2011-03-10, 19:44
  #11
Medlem
Nails avatar
Citat:
Ursprungligen postat av torpedlars
http://img835.imageshack.us/i/asdadf.png/

det är den där härledningen jag inte fattar, hur det går från det vänstra till den högre formeln. Jag inser att jag har nog mest krånglat till det för er :S

Bra, du kan alltså utgå från:
T = 2pi/ω
F = ma = -mω²y
F = -ky
De två nedre sambanden ger -ky = -mω²y (för godtyckligt y).
Alltså: k = mω² => ω = √(k/m) och
T = 2pi/ω = 2pi√(m/k).
Citera
2011-03-10, 19:59
  #12
Medlem
Nails avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Pimson
Vad ignorerad man kan bli då.

Jag skrev en lösning (nåja, inte fullständig ser jag nu men i alla fall) ovan, och eftersom ω=√(k/m) efter lösning av diffekvationen ...

Ta inte illa upp - men det verkar ju som TS inte har gått igenom hur man löser diffekvationer ännu.
Citera
  • 1
  • 2

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback