„Mechanika - Túlcsillapított rezgés” változatai közötti eltérés
A Fizipedia wikiből
(Új oldal, tartalma: „<noinclude> Kategória:Kísérleti fizika gyakorlat 1. Kategória:Szerkesztő:Gombkötő Kategória:Mechanika {{Kísérleti fizika gyakorlat | tárgynév = …”) |
(→Feladat) |
||
8. sor: | 8. sor: | ||
}} | }} | ||
== Feladat == | == Feladat == | ||
− | </noinclude><wlatex># (**6.30.) Egy $0,5\,\rm{kg}$ tömegű testet olyan rugóra függesztünk, amely $0,1\,\rm N$ erő hatására $8\,\rm{cm}$-rel nyúlik meg. A testre mozgása során sebességével arányos ellenállás hat, amely $0,01\,\rm{\frac ms}$ sebesség esetén $0,05\,\rm N$. A $t=0$ pillanatban a | + | </noinclude><wlatex># (**6.30.) Egy $0,5\,\rm{kg}$ tömegű testet olyan rugóra függesztünk, amely $0,1\,\rm N$ erő hatására $8\,\rm{cm}$-rel nyúlik meg. A testre mozgása során sebességével arányos ellenállás hat, amely $0,01\,\rm{\frac ms}$ sebesség esetén $0,05\,\rm N$. A $t=0$ pillanatban a testet $5\,\rm{cm}$-rel kimozdítjuk egyensúlyi helyzetéből, és kezdősebesség nélkül indítjuk. Határozzuk meg a test mozgását!</wlatex><includeonly><wlatex>{{Útmutatás|content=Állapítsuk meg, hogy a csillapított rezgés melyik alesetéről van szó, és vegyünk fel egy ahhoz illeszkdeő általános megoldást.}}{{Végeredmény|content=$$x(t)=e^{-5t}[0,0527\sinh(4,74t)+0,05\cosh(4,74t)],$$ ahol a számértékek SI alapegységben értendők.}}</wlatex></includeonly><noinclude> |
+ | |||
== Megoldás == | == Megoldás == | ||
<wlatex>A rugóállandó $D=1,25\,\rm{\frac Nm}$, így a csillapítatlan sajátrezgés körfrekvenciája $\omega_0=\sqrt{2,5}\,\frac1{\rm s}$, a közegellenállási erő együtthatója $k=5\,\rm{\frac{Ns}m}$, így a csillapítási tényező $\beta=5\,\frac1{\rm s}$. Mivel $\beta>\omega_0$, a rezgés túlcsillapított. Az ehhez tartozó általános megoldás egyik lehetséges (és praktikus) alakja: $$x(t)=e^{-\beta t}[c_1\sinh(\gamma t)+c_2\cosh(\gamma t)],$$ melyben a $c_1$ és $c_2$ állandókat a kezdeti feltételek határozzák meg, valamint $\gamma=\sqrt{\beta^2-\omega_0^2}=4,74\,\frac1{\rm s}$. $$x(0)=1(c_1 0+c_2 1)=c_2=5\, \rm{cm}$$ $$\dot x(t)=-\beta e^{-\beta t}[c_1\sinh(\gamma t)+c_2\cosh(\gamma t)]+e^{-\beta t}[c_1\gamma\cosh(\gamma t)+c_2\gamma\sinh(\gamma t)]$$ $$\dot x(0)=c_1\gamma-c_2\beta=0,$$ melyből $$c_1=\frac{c_2\beta}{\gamma}=5,27\,\rm{cm}$$</wlatex> | <wlatex>A rugóállandó $D=1,25\,\rm{\frac Nm}$, így a csillapítatlan sajátrezgés körfrekvenciája $\omega_0=\sqrt{2,5}\,\frac1{\rm s}$, a közegellenállási erő együtthatója $k=5\,\rm{\frac{Ns}m}$, így a csillapítási tényező $\beta=5\,\frac1{\rm s}$. Mivel $\beta>\omega_0$, a rezgés túlcsillapított. Az ehhez tartozó általános megoldás egyik lehetséges (és praktikus) alakja: $$x(t)=e^{-\beta t}[c_1\sinh(\gamma t)+c_2\cosh(\gamma t)],$$ melyben a $c_1$ és $c_2$ állandókat a kezdeti feltételek határozzák meg, valamint $\gamma=\sqrt{\beta^2-\omega_0^2}=4,74\,\frac1{\rm s}$. $$x(0)=1(c_1 0+c_2 1)=c_2=5\, \rm{cm}$$ $$\dot x(t)=-\beta e^{-\beta t}[c_1\sinh(\gamma t)+c_2\cosh(\gamma t)]+e^{-\beta t}[c_1\gamma\cosh(\gamma t)+c_2\gamma\sinh(\gamma t)]$$ $$\dot x(0)=c_1\gamma-c_2\beta=0,$$ melyből $$c_1=\frac{c_2\beta}{\gamma}=5,27\,\rm{cm}$$</wlatex> | ||
</noinclude> | </noinclude> |
A lap jelenlegi, 2013. december 3., 13:38-kori változata
Navigáció Pt·1·2·3 |
---|
Kísérleti fizika gyakorlat 1. |
Gyakorlatok listája: |
Mechanika - Rezgések II. |
Feladatok listája: |
© 2012-2013 BME-TTK, TÁMOP4.1.2.A/1-11/0064 |
Feladat
- (**6.30.) Egy tömegű testet olyan rugóra függesztünk, amely erő hatására -rel nyúlik meg. A testre mozgása során sebességével arányos ellenállás hat, amely sebesség esetén . A pillanatban a testet -rel kimozdítjuk egyensúlyi helyzetéből, és kezdősebesség nélkül indítjuk. Határozzuk meg a test mozgását!