„Mechanika - Lelógatott korong tárcsával és tömeggel” változatai közötti eltérés

A Fizipedia wikiből
(Feladat)
8. sor: 8. sor:
 
}}
 
}}
 
== Feladat ==
 
== Feladat ==
</noinclude><wlatex># (*3.3.7.) $2R$ sugarú $4m$ tömegű korong kerületére csavart fonál szabad végét felfüggesztjük. A koronghoz erősített elhanyagolható tömegű $R$ sugarú tárcsa kerületére csavart fonál végére $m$ tömegű testet függesztünk (mindkét fonál a korong középpontjának ugyanazon oldalán van). A rendszer függőleges síkban mozoghat. Írjuk le a rendszer mozgását! [[Kép:Kfgy1_3.3.7.svg|none|300px]]</wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$\beta=\frac{9g}{25R}$$}}</wlatex></includeonly><noinclude>
+
</noinclude><wlatex># (*3.3.7.) $2R$ sugarú $4m$ tömegű korong kerületére csavart fonál szabad végét felfüggesztjük. A koronghoz erősített elhanyagolható tömegű $R$ sugarú tárcsa kerületére csavart fonál végére $m$ tömegű testet függesztünk (mindkét fonál a korong középpontjának ugyanazon oldalán van). A rendszer függőleges síkban mozoghat. Írjuk le a rendszer mozgását! [[Kép:Kfgy1_3.3.7.svg|none|305px]]</wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$\beta=\frac{9g}{25R}$$}}</wlatex></includeonly><noinclude>
  
 
== Megoldás ==
 
== Megoldás ==
 
<wlatex>Legyen a korong az 1-es test, az azt tartó kötélerő $K_1$, a másik test a 2-es, és a kettő közti kötélben ható erő $K_2$. A megadott adatokkal $\theta_{\rm{TKP}}=8mR^2$. A mozgásegyenletek mozgásirányban pozitív koordinátatengelyekkel $$ma_2=mg-K_2$$ $$4ma_1=4mg+K_2-K_1$$ $$\theta_{\rm{TKP}}\beta=8mR^2\cdot\frac{a_1}{2R}=K_1 2R-K_2R$$ Ez három egyenlet négy ismeretlenre (gyorulások és kötélerők), a még hiányzó egyenlet már csak a két test mozgásának viszonyáról szólhat: $$a_2=\frac{a_1}2$$ Ehhez úgy jutunk, ha megnézzük, mennyit változik a 2-es test magassága, ha $l_1$ hosszúságú kötél csavarodik le a korongról. Emiatt a test $l_1$-el lejjebb kerülne, de közben a tárcsán felcsavarodik $\frac{l_1}2$ hosszúságú kötél, emiatt ennyivel feljebb kerülne. Összességében tehát $l_2=l_1-\frac{l_1}2$ a magasságváltozás, ezt kétszer idő szerint deriválva kapjuk a gyorsulások viszonyát. Áttérve a szöggyorsulásra és $K_2$-t behelyettesítve már csak két ismeretlen és két egyenlet van. Célszerű a másik kötélerőtől megszabadulni az egyenletek megfelelő lineáris kombinációjával, így kapható a szöggyorsulásra $$\beta=\frac{9g}{25R}$$.</wlatex>
 
<wlatex>Legyen a korong az 1-es test, az azt tartó kötélerő $K_1$, a másik test a 2-es, és a kettő közti kötélben ható erő $K_2$. A megadott adatokkal $\theta_{\rm{TKP}}=8mR^2$. A mozgásegyenletek mozgásirányban pozitív koordinátatengelyekkel $$ma_2=mg-K_2$$ $$4ma_1=4mg+K_2-K_1$$ $$\theta_{\rm{TKP}}\beta=8mR^2\cdot\frac{a_1}{2R}=K_1 2R-K_2R$$ Ez három egyenlet négy ismeretlenre (gyorulások és kötélerők), a még hiányzó egyenlet már csak a két test mozgásának viszonyáról szólhat: $$a_2=\frac{a_1}2$$ Ehhez úgy jutunk, ha megnézzük, mennyit változik a 2-es test magassága, ha $l_1$ hosszúságú kötél csavarodik le a korongról. Emiatt a test $l_1$-el lejjebb kerülne, de közben a tárcsán felcsavarodik $\frac{l_1}2$ hosszúságú kötél, emiatt ennyivel feljebb kerülne. Összességében tehát $l_2=l_1-\frac{l_1}2$ a magasságváltozás, ezt kétszer idő szerint deriválva kapjuk a gyorsulások viszonyát. Áttérve a szöggyorsulásra és $K_2$-t behelyettesítve már csak két ismeretlen és két egyenlet van. Célszerű a másik kötélerőtől megszabadulni az egyenletek megfelelő lineáris kombinációjával, így kapható a szöggyorsulásra $$\beta=\frac{9g}{25R}$$.</wlatex>
 
</noinclude>
 
</noinclude>

A lap 2013. november 13., 16:38-kori változata

Navigáció Pt·1·2·3
Kísérleti fizika gyakorlat 1.
Gyakorlatok listája:
  1. Deriválás
  2. Integrálás
  3. Mozgástan
  4. Erőtan I.
  5. Erőtan II.
  6. Munka, energia
  7. Pontrendszerek
  8. Merev testek I.
  9. Merev testek II.
  10. Rugalmasság, folyadékok
  11. Rezgések I.
  12. Rezgések II.
  13. Hullámok
Mechanika - Merev testek II.
Feladatok listája:
  1. Korongon mozgatott tömegpont
  2. Lelógatott korong
  3. Lelógatott korong tárcsával és tömeggel
  4. Lépcsős csiga
  5. Tömeg rugón súlyos csigával
  6. Korong vízszintes talajon húzva
  7. Henger lejtőn
  8. Három test lejtőn
  9. Forgó henger lejtőn húzva
  10. Hokikorong és rúd ütközése
  11. Hokikorong és rúd ütközése II
  12. Felbillenés lejtőn
© 2012-2013 BME-TTK, TÁMOP4.1.2.A/1-11/0064

Feladat

  1. (*3.3.7.) \setbox0\hbox{$2R$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% sugarú \setbox0\hbox{$4m$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% tömegű korong kerületére csavart fonál szabad végét felfüggesztjük. A koronghoz erősített elhanyagolható tömegű \setbox0\hbox{$R$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% sugarú tárcsa kerületére csavart fonál végére \setbox0\hbox{$m$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% tömegű testet függesztünk (mindkét fonál a korong középpontjának ugyanazon oldalán van). A rendszer függőleges síkban mozoghat. Írjuk le a rendszer mozgását!
    Kfgy1 3.3.7.svg

Megoldás

Legyen a korong az 1-es test, az azt tartó kötélerő \setbox0\hbox{$K_1$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%, a másik test a 2-es, és a kettő közti kötélben ható erő \setbox0\hbox{$K_2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%. A megadott adatokkal \setbox0\hbox{$\theta_{\rm{TKP}}=8mR^2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%. A mozgásegyenletek mozgásirányban pozitív koordinátatengelyekkel
\[ma_2=mg-K_2\]
\[4ma_1=4mg+K_2-K_1\]
\[\theta_{\rm{TKP}}\beta=8mR^2\cdot\frac{a_1}{2R}=K_1 2R-K_2R\]
Ez három egyenlet négy ismeretlenre (gyorulások és kötélerők), a még hiányzó egyenlet már csak a két test mozgásának viszonyáról szólhat:
\[a_2=\frac{a_1}2\]
Ehhez úgy jutunk, ha megnézzük, mennyit változik a 2-es test magassága, ha \setbox0\hbox{$l_1$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hosszúságú kötél csavarodik le a korongról. Emiatt a test \setbox0\hbox{$l_1$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%-el lejjebb kerülne, de közben a tárcsán felcsavarodik \setbox0\hbox{$\frac{l_1}2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hosszúságú kötél, emiatt ennyivel feljebb kerülne. Összességében tehát \setbox0\hbox{$l_2=l_1-\frac{l_1}2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% a magasságváltozás, ezt kétszer idő szerint deriválva kapjuk a gyorsulások viszonyát. Áttérve a szöggyorsulásra és \setbox0\hbox{$K_2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%-t behelyettesítve már csak két ismeretlen és két egyenlet van. Célszerű a másik kötélerőtől megszabadulni az egyenletek megfelelő lineáris kombinációjával, így kapható a szöggyorsulásra
\[\beta=\frac{9g}{25R}\]
.