10 svar
1605 visningar
johan146 behöver inte mer hjälp
johan146 8 – Fd. Medlem
Postad: 23 sep 2017 17:49 Redigerad: 23 sep 2017 17:50

Harmoniska svängningar

Hej!

Sitter med en fråga här som handlar om harmoniska svängningar frågan lyder följande:

Det hänger en vikt på 800 g i en fjäder som sätts i harmonisk svängning. Frekvensen f för svängningen är 1.4 Hz. När vikten är 5 cm ovan jämviktsläget på väg uppåt så noteras en hastighet på 1.1 m/s

a) Bestäm amplituden för rörelsen.

b) Hur stor är accelerationen när vikten befinner sig 2 cm ovanför jämviktsläget?

Jag tänkte att man kanske skulle använda sig av Y=A⋅sinωt för fråga a men förstod ej hur jag skulle få fram tiden. Och på b) har jag absolut ingen aning om hur jag ens ska börja, vet ej hur man gör för att ta reda på accelerationen 2cm ovanför jämviktsläget. 

All hjälp skulle uppskattas jätte mycket då jag snart har prov på detta och vill gärna kunna detta tills dess. Tack på förhand!

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 23 sep 2017 17:51

Frekvensen = 1/svängningstiden. Du vet frekvensen.

johan146 8 – Fd. Medlem
Postad: 23 sep 2017 17:54
Smaragdalena skrev :

Frekvensen = 1/svängningstiden. Du vet frekvensen.

Aha juste, så då kan jag få fram svängningstiden och sedan stoppa in den i formeln jag tänkte på innan? Så då blir svaret alltså amplituden = y/sinωt?

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 23 sep 2017 18:20

Du kan ha nytta av energiprincipen i den här uppgiften. Du behöver inte veta tiden t för att göra a-uppgiften.

johan146 8 – Fd. Medlem
Postad: 24 sep 2017 16:32
Smaragdalena skrev :

Du kan ha nytta av energiprincipen i den här uppgiften. Du behöver inte veta tiden t för att göra a-uppgiften.

Aha jag tror jag fattar nu, så jag kan använda mig av mv^2/2 + ky^2/2=kA^2/ för att få fram A och sen använda formeln k=4π^2m/T^2 för att få fram fjäderkonstanten och sen bara slänga in alla tal och bryta ut A? 

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 24 sep 2017 16:49

Nu hänger jag inte med. Vad är det för y du stoppar in?

Jag tänkte på att summan av lägesenergi och lägesenergi är konstant, och att vid övre vändläget är rörelseenergin 0. Då bör man kunna få ut amplituden.

johan146 8 – Fd. Medlem
Postad: 24 sep 2017 16:54
Smaragdalena skrev :

Nu hänger jag inte med. Vad är det för y du stoppar in?

Jag tänkte på att summan av lägesenergi och lägesenergi är konstant, och att vid övre vändläget är rörelseenergin 0. Då bör man kunna få ut amplituden.

Jag tänkte att y är 5 cm, alltså de 5 cm som var över jämviktsläget. Men som du sa att rörelseenergin är 0 i vändläget så borde det gå att lösa. Tackar!

Guggle 1364
Postad: 24 sep 2017 17:26 Redigerad: 24 sep 2017 17:28

Tänk på att den lagrade energin i fjädern inte skalar linjär med avståndet från jämviktspunkten om ni nu prompt måste gå via ett energiresonemang.

Fjädern är inte ospänd i jämviktsläget.

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 24 sep 2017 17:46

I jämviktsläget är fjädern så spänd som den skulle vara om man hänger en 800 g-vikt i vila i den. Eftersom vi inte vet något om hur lång fjädern är, varken ospänd eller i jämvikt, borde det inte spela någon roll.

Fast jag får erkänna att jag glömde att det handlar om en fjäder och tänkte på en pendel.

Då kan det finnas något annat bättre sätt att tänka.

Guggle 1364
Postad: 24 sep 2017 18:08 Redigerad: 24 sep 2017 18:10
Smaragdalena skrev :

I jämviktsläget är fjädern så spänd som den skulle vara om man hänger en 800 g-vikt i vila i den. Eftersom vi inte vet något om hur lång fjädern är, varken ospänd eller i jämvikt, borde det inte spela någon roll.

Mja, det spelar roll eftersom energin i fjädern vid läge x från jämviktsläget ges av Wfj=12k(x-l0)2 W_{fj}=\frac{1}{2}k(x-l_0)^2 , och som du påpekar kan vi räkna ut l0 l_0 om vi känner till k (vilket vi gör).  kl0=mg kl_0=mg ger med k=mω2 k=m\omega^2 det vackra l0=gω2 l_0=\frac{g}{\omega^2} .

Den totala energin ges nu som summan av energin i fjädern, den potentiella energin mgx och hastigheten (mv^2/2).

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 24 sep 2017 18:30

Som sagt, jag glömde att fjädern påverkar allting så mycket som den gör. Så det finns säkert ett bättre sätt.

Svara
Close