26 svar
165 visningar
iqish 233
Postad: 5 mar 2021 23:01

Hur högt över bottennivån når cylindern?

Jag har fast på den här uppgift och vet inte riktig hur jag ska börja.

 

Jag tror att rörelsemängdsmomentet bevaras så det är bara mg som uträttar arbete på systemet 

Men kommer inte längre än så, någon som kan hjälpa mig  ?

Här är uppgiften 

Dr. G 9479
Postad: 5 mar 2021 23:59

Har du räknat ut cylinderns hastighet och vinkelhastighet nere på botten?

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 10:05

Asså jag vet inte inte var hur jag ska börja

SaintVenant Online 3936
Postad: 6 mar 2021 10:12

Potentiell energi är lika med kinetisk energi:

mgH=12mv2+12Iω2mgH = \dfrac{1}{2}mv^2+ \dfrac{1}{2}I \omega^2

Vad händer i andra delen av gropen där den är glatt?

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 11:38

då kan man försumma andra delen då den är glat, eller tänker jag fel?

Dr. G 9479
Postad: 6 mar 2021 12:40

v och omega har en viss relation när den rullar utan att glida. 

På den glatta delen så kommer omega att vara konstant.

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 12:44

så omega blir då w=v/r alltså rullning utan glidning eller?  

Dr. G 9479
Postad: 6 mar 2021 12:53

Ja. 

Vad blir då den totala rörelseenergin (translation + rotation) på botten? Uttryck I i m och r. 

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 12:55 Redigerad: 6 mar 2021 12:59

det är väl kulan trögetsmoment, som är 1/2mr^2+1/2mv^2

Dr. G 9479
Postad: 6 mar 2021 13:15

Det saknas en faktor omega^2 på rotationsenergin. 

Vad blir förhållandet mellan translationsenergin och rotationsenergin? 

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 13:31 Redigerad: 6 mar 2021 13:35

menar du så här 1/2mr^2'w+1/2mv^2?

 förhållandet mellan translationsenergin och rotationsenergin, blir (1/2)/(1/2) alltså 4 eller?

SaintVenant Online 3936
Postad: 6 mar 2021 14:36

Rotationsenergi är:

12Iω2\dfrac{1}{2}I\omega^2

Du skrev själv att ω=v/r\omega = v/r ... så? Vad är nu energin vid botten? Vad förvandlas denna till vid toppen av den glatta sidan?

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 14:49

Jag fattar inte riktigt vad du menar med energin i botten, eftersom den är glatt så kommer den vara konstant eller ? 

Dr. G 9479
Postad: 6 mar 2021 17:25

Den glatta väggen kommer inte påverka cylinderns rotation. 

Hur stor andel av energin kan då bli lägesenergi igen?

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 17:47

den är väl noll?

Dr. G 9479
Postad: 6 mar 2021 18:46

Nej, insåg fall skulle cylindern stanna på botten. 

Translationsenergin kan bli till lägesenergi. 

Translationsenergins andel av den totala rörelseenergin på botten ger i princip svaret. 

iqish 233
Postad: 6 mar 2021 19:11

Alltså mgh eller ?

Dr. G 9479
Postad: 6 mar 2021 20:35

Ja, och då kan du får ut h givet H, och om du vet vilken andel av mgH som är translationsenergi på botten. 

iqish 233
Postad: 8 mar 2021 10:02

Varför blir det fel? jag får i te rätt svar..

SaintVenant Online 3936
Postad: 8 mar 2021 15:59

Du ställer upp energiekvationen felaktigt. Du har inte någon rörelseenergi när den stannar på den glatta sidan, eller hur? Hastigheten ska vara noll där...

Ekvationen blir:

mgH=mgh+ErotmgH = mgh + E_{rot}

Bestäm ErotE_{rot}

iqish 233
Postad: 8 mar 2021 22:11

Hastigheten är väl inte noll? och hur kan termen 1/4r^2*m+1/2mv^bara försvinna?

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 8 mar 2021 23:21
iqish skrev:

Hastigheten är väl inte noll? och hur kan termen 1/4r^2*m+1/2mv^bara försvinna?

Jo, när cylindern är som högst upp (när den vänder) är hastigheten 0.

iqish 233
Postad: 8 mar 2021 23:26

Har gjort såhär,

men då känns det som jag har gjort helt fel 

SaintVenant Online 3936
Postad: 9 mar 2021 22:32 Redigerad: 9 mar 2021 22:34

Energin i läge noll är enbart potentiell och den är:

E0=mgHE_0 = mgH

Energin i läge ett är kinetisk och rotationell:

E1=12Iω12+12mv12E_1 = \dfrac{1}{2}I \omega_1^2 + \dfrac{1}{2}mv_1^2

Energin i läge två är potentiell och rotationell:

E2=mgh+12Iω22E_2 = mgh + \dfrac{1}{2}I \omega_2^2

Vi vet att ω=v/r\omega=v/r och att ω1=ω2\omega_1 = \omega_2. Vi får därför rotationell energi vid läge 1 och 2 som:

Erot=12mv2E_{rot} = \dfrac{1}{2}mv^2

Där hastigheten bestäms av att:

E0=E1E_0 = E_1

mgH=mv2mgH = mv^2

v2=gHv^2 = gH

Vi vet att E0=E2E_0 = E_2 så vi får:

mgH=mgh+12mgHmgH = mgh + \dfrac{1}{2}m gH

Du löser enkelt höjden som:

h=12Hh = \dfrac{1}{2} H

Detta är logiskt eftersom omvandlad potentiell energi delas på hälften mellan rotationell och kinetisk för en solid cylinder som rullar utan att glida.

SaintVenant Online 3936
Postad: 9 mar 2021 22:37
iqish skrev:

Har gjort såhär,

men då känns det som jag har gjort helt fel 

Det är fel eftersom läget som söks är då cylindern stannar. Frågan är:

Hur högt över bottennivån när cylindern?

Om den har en nollskild hastighet stannar den väl inte utan fortsätter åka... Eller? Är det då den högsta punkten du beskriver?

Dr. G 9479
Postad: 9 mar 2021 22:56

Med 

I=12mr2I=\dfrac{1}{2}mr^2 och v=ωrv = \omega r så blir väl den rotationsenergin 

Erot=12Iω2=1212mr2ω2=14mv2=12EtransE_{rot} =\dfrac{1}{2}I\omega^2 =\dfrac{1}{2}\dfrac{1}{2}mr^2\omega^2 = \dfrac{1}{4}mv^2= \dfrac{1}{2}E_{trans}

?

SaintVenant Online 3936
Postad: 10 mar 2021 15:23

Helt rätt. Jag skrev fel masströghetsmoment med en faktor 12\dfrac{1}{2}.

Svara
Close