DV trillingstijd

Henk stelde deze vraag op 20 februari 2008 om 19:17.
Om te laten zien dat de slingertijd van een slinger is gegeven door T=2piWORTEL(l/g)moeten we de differentiaalvergelijking d²theta/dt²=-(l/g)theta oplossen. Ik wil laten zien waar deze vergelijking vandaan komt; volgens mij komt het van de hoekversnelling door de tijd; maar nu nog laten zien dat dat zo is en aangeven waarom datnodig is om de slingertijd op te lossen. Uiteindelijk zou de oplossing van de DV moeten zijn: theta(t)=thetaocos(WORTEL(g/l)t)ook dit snap ik nog niet helemaal. Zou iemand mij kunnen helpen?
Bedankt.

Reacties

René op 21 februari 2008 om 13:06

Dag Henk,

 

ik zie dat je een paar dingen niet helemaal juist hebt:

de kracht die op de slinger werkt is F = -m*g*sin(theta)

het moment is dus M = F*l = -m*g*sin(theta)

M = I * theta'', dus als we dit delen door de traagheid van de slinger I = (m*l*l)

krijgen we voor theta'' = -(g/l) * sin(theta) ; waar '' staat voor dubbele afgeleide tegen de tijd en (l/g) dus onjuist is.

als we dit omzeggen naar een mooie differentiaalvergelijking, krijg ik:

theta'' + (g/l)*sin(theta) = 0

omdat ik dit niet kan oplossen moet ik me beperken tot kleine hoeken waarbij sin(theta) = theta ongeveer.

theta'' + (g/l)* theta = 0

dit is een 2e orde differentiaalvergelijking die opgelost kan worden met theta(t) = sin(c*t)

vul in: theta = sin(c*t), theta' = c*cos(c*t), theta'' = -c*c*sin(c*t)

(voor cosinus werkt dit evengoed)

geeft: -c*c*sin(c*t) + (g/l)*sin(c*t) = 0;

oplossen geeft c*c = g/l

sin(c*t) heeft de periode T = 2*pi/c

en dus T = 2*pi * wortel(l/g)

nu worden l en g WEL omgedraaid! 

 

Henk op 21 februari 2008 om 17:25

Heel erg bedankt voor uw reactie!

Alleen deze stap snap ik niet helemaal:

 

het moment is dus M = F*l = -m*g*sin(theta)
M = I * theta'', dus als we dit delen door de traagheid van de slinger I = (m*l*l)
krijgen we voor theta'' = -(g/l) * sin(theta) ;


Wat is de traagheid precies? En hoe volgt uit deze stappen de dat theta'' = -(g/l) * sin(theta) 

René op 22 februari 2008 om 13:36

goed dat je dit wil weten,

traagheid is een eigenschap van massa

als je een kracht uitoefent op een massa, krijgt het niet direct een snelheid, maar zal het eerst moeten versnellen.

voor rechtlijnige beweging is dit F = m*a, ofwel a = F/m

voor rotatie is dit anders, daar is M = I*theta'', ofwel theta'' = M/I; maar het principe blijft hetzelfde

de formules voor de traagheid voor rotatie zijn best lastig, maar vaak is dit terug te vinden in een tabel.

in dit geval was de traagheid gelijk aan I = m*l*l

je zou het ook rechtlijnig kunnen uitwerken met F = m*a, maar dan wordt het differentieren wat lastiger.

Henk op 01 maart 2008 om 12:28

We hebben nu goed hoe het met carthesische coordinaten moet, 

maar onze leraar zei dat het goed was om ook te kijken hoe je het zou

moeten laten zien m.b.v poolcoordinaten.

 Kunt u ons daar alstublieft ook mee helpen?

 

 

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft negen appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)