U t diagram golf

Carlette stelde deze vraag op 30 maart 2023 om 23:10.
In het tekenen van een U(t) diagram van een punt op een golf, heb ik geleerd dat je als eerst moet berekenen op welk tijdstip de golf begint te trillen/bewegen. Hoe construeer je daarmee eigenlijk die U(t) diagram/hoe weet je waar het begint? Ik dacht dat het met beginfase te maken had, maar blijkbaar niet?

Reacties

Jaap op 31 maart 2023 om 00:06
Dag Carlette,
Laten we in eerste instantie aannemen:
• het gaat om een lopende, transversale golf (geen staande of longitudinale golf)
• de golf loopt naar rechts langs een horizontaal koord dat reikt van x=0 tot x=L
• de trillingsbron bij x=0 heeft fase 0 op het tijdstip t=0 waarop de golf begint te lopen
• de trillingsbron voert een ongedempte, harmonische trilling uit en gaat eerst omhoog
• gegeven is de waarde van de trillingstijd T en de amplitude A van de trillingsbron
• gegeven is de waarde van de golfsnelheid v
• gegeven is de positie xP van het bedoelde punt P op het koord
• vereist is dat je de uitwijking u van punt P op elk tijdstip t moet kunnen construeren
• 'construeren' betekent tekenen met geo en passer, zonder (co)sinussen te berekenen
Andere gevallen kunnen later. Een beginfase ongelijk 0 ligt bij een golf niet voor de hand.

Hoe weet je waar het begint? Als de beginfase nul is, is de uitwijking uP van punt P nul totdat de golf het punt xP bereikt. Dat gebeurt op het tijdstip t=xP/v, want zo lang heeft de golf nodig om P te bereiken. Na t=xP/v volgt P de uitwijking van de trillingsbron.

Een werkwijze voor een constructie volgt spoedig.
Groet, Jaap
Theo de Klerk op 31 maart 2023 om 00:07
Een harmonische trilling heeft een uitwijking u bij elk tijdstip t  (u(t) functie of u,t diagram). De grafiek ziet er uit als een golf maar is geen golf (in de zin van iets wat door een snaar beweegt). Dan zou je een u(x) diagram voor verschillende tijdstippen t moeten tekenen.

De trillingsuitwijking wordt gegeven door

u(t) = A sin (2πf t)

als f = 1/T = frequentie en A de amplitude (maximale uitwijking). Daarbij wordt er vanuit gegaan dat op t= 0 ook u(0) = 0 zodat de trilling vanuit de oorsprong/evenwichtsstand begint.

Als dat niet zo is, maar bijvoorbeeld bij uitwijking + 1/2 A begint, dan zul je moeten uitrekenen wanneer u(tv) deze waarde heeft. Dan is die tijdswaarde tv de afwijking t.o.v. tijdstip t=0 s.
Dus bij u = 1/2 A:
1/2 A = A sin (2πftv)
sin (2πftv) = 1/2
2πf t = 1/6 π radialen (= 30º)
tv = 1/12f  = 1/12 T  (T=trillingstijd = 1/f )
Dan wordt de trillingsvergelijking  u(t) = A sin (2πf (t + tv)  zodat als nu t=0 s de sinus voor hoek 2πftv bevat.

Als het trillingspunt niet in de oorsprong staat en door een passerende golf wordt bewogen (soort van "op afstand door de trilling in de oorsprong bewogen") dan treedt ook een vertraging op in de beweging tov dat in de oorsprong. Die tijd is dan (met afstand x = vtv als v de golfsnelheid is en v = λf) gelijk aan tv = x/v
Carlette op 31 maart 2023 om 01:33
Helemaal begrepen!
Jaap op 31 maart 2023 om 01:59
Dag Carlette,
Hieronder een voorbeeld van een constructietekening
met T=3,6 s en A=1,7 cm en v=10 m/s en xP=7 m
De golf bereikt P op het tijdstip t=xP/v=7/10=0,7 s
Van t=0 tot t=0,7 s is de uitwijking van P nul (rode stip aan de rechter zijde van de hulpcirkel).

Constructie van de uitwijking van P na 7/8 trilling gaat bij voorbeeld zo:
de tijd is dan 0,7 + 7/8×3,6=3,85 s op de horizontale as
de rode stip links op de cirkel is dan 7/8 × 360º = 315º linksom gedraaid naar de positie van de rode stip rechts onder op de cirkel. Een hulplijn evenwijdig aan de t-as geeft de rode stip die de uitwijking van P na 7/8 trilling voorstelt.
Groet, Jaap

Carlette op 31 maart 2023 om 09:59
Bedankt Jaap!
Jaap op 01 april 2023 om 00:53
Dag Carlette,
Zou je willen zeggen of mijn aannamen van 31 maart 2023 om 00.06 uur en de werkwijze van 01.59 uur in overeenstemming zijn met de situatie die jou aan het begin van deze draad voor ogen stond?
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)