Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 4 frågor/svar hittade Kraft-Rörelse [18042] P.s De förkastar visserligen de ickelinjära termerna. Men innebär denna formulering att konstanten ändras ju mer man drar ut den? Svar: F = -k*x där k är en konstant. Minustecknet betyder att kraften är motriktad avvikelsen från jämviktsläget. För små avvikelser x gäller ovanstående för många elastiska system. Materialet sägs då uppföra sig lineärt (ovanstående är ju av första graden i x). För större avvikelser kan kraften avvika från det linjära sambandet. För att korrigera för detta lägger man helt enkelt till korrektionstermer av olika grad i x med faktorer k2, k3... som anpassas så att kraftverkan reproduceras så bra som möjligt. Ja, ovanstående är ett sätt att hantera att konstanten k ändras med avvikelsen. Det betyder i sin tur att uträkningen av en svängning, se fråga 14264 , blir mycket svårare. Hookes lag enligt ovan ger potentialen U = k*x2/2 Denna används som approximation i många sammanhang, t.ex. i kvantmekanik. Potentialen kallas harmonisk oscillator. Perioden för en harmonisk svängning T = 2p*(m/k)1/2 härleds i fråga 14264 . Se vidare Hooke's_law och länk 1. Nyckelord: harmonisk svängning [4]; Kraft-Rörelse [14264] Går den beräkna med energiprincipen och att fjäderns poteniella energi är (kx^2)/2 Så Ek= m*g*(delta h)+(kx^2)/2
=5*9,81*0,08+(200*0,08^2)/2=4,4,56J Svar: Låt oss först diskutera varför tyngdens potentiella energi i tyngdkraftfältet (mgh) inte har någon betydelse. Häng upp fjädern vertikalt och koppla på tyngden. Fjädern kommer att förlängas till ett stabilt jämviktsläge i vilket tyngden kan hänga stilla. Fjädern utövar då en kraft uppåt på vikten som precis uppväger tyngden m*g. När vi sedan sätter tyngden i svängning får vi en tillbakaförande kraft -k*x där x är utslaget. Vi kan bortse från tyngdkraften eftersom denna hela tiden balanseras av kraften som orakas av den urspungliga förlängningen. Totala energin blir E = kinetisk energi + potentiell energi (från fjädern) = mv2/2 + kx2/2 Från den givna amplituden kan vi räkna ut E (hastigheten i vändpunkten är ju noll): E = 0 + 200*0.182/2 = 3.24 J Rörelseenergin T10 vid elongationen 10 cm ges av ekvationen E = T10 + 200*0.102/2 dvs T10 = 3.24 - 1 = 2.24 J Låt oss avslutningsvis titta generellt på harmonisk svängning. Vi utgår från Newtons tröghetslag F = ma
där kraften är fjäderkraften -kx: -kx = md2x/dt2 Detta kan skrivas d2x/dt2 + w2x = 0 (1) med w = sqrt(k/m) (2) Detta är en andra gradens differentialekvation. Det är
inte helt lätt att lösa sådana generellt, men låt oss
gissa att lösningen ser ut som x = A sin(wt) Insättning i (1) ger -A sin(wt)*w2 + w2*A sin(wt) = 0
Vi har alltså hittat en lösning med vinkelfrekvensen w = sqrt(k/m) Perioden T blir T = 2p/w = 2p*(m/k)1/2 Nyckelord: harmonisk svängning [4]; Kraft-Rörelse [9851] Svar: f2 = k/(4mp2) där f är frekvensen, k är fjäderkonstanten och m massan.
Frekvensen ökar alltså med en faktor 2½. Se även fråga 5429 Nyckelord: harmonisk svängning [4]; Kraft-Rörelse [3622] Svar: Nyckelord: harmonisk svängning [4]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.