Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!
Elméleti mechanika 1
Sipka Gergő{ Tanár } kérdése
260
Van egy rudunk, benne egy golyó. A rúd vizszintes helyzetben áll. Nehézségi erő nem hat. Súrlódás elhanyagolható. A kis golyó v0 kezdősebességgel rendelkezik a t=0 időpontban. omega szögsebességgel forog a rúd a függőleges z tengely mentén. (A rúd legeleje ahol a golyó is van, a koordináta rendszer origója.) A K' koordináta rendszer együtt forog a rúddal. Írjuk fel a mozgásegyenletet K'-ben,oldjuk meg x-re(csak x tengely mentén van elmozdulás). Mekkora a rúd falához szórító erő?
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Fizika
Válaszok
1
bongolo{ }
megoldása
Forgó koordinátarendszerben a testre fiktív erők hatnak (pontosabban nem hatnak, de úgy tűnik, mintha hatnának). Egyenletes forgás esetén centrifugáls erő valamint Coriolis erő. A centrifugális `x` irányú, azt figyelembe kell venni a mozgásegyenletnél. A Coriolis erő a mozgásra merőleges, vagyis `y` irányú, az most a cső miatt nem módosítja a mozgást, pontosabban azt kell majd a második kérdéshez felhasználni.
Szóval a testre ható centrifugális erő `F=m·ω^2·r`. Mivel `F=m·a`, fel lehet írni a test gyorsulását az `x` hely függvényében (`r=x` persze) :
`a(x)=ω^2·x`
Differenciálegyenletként felírva:
`ddot x=ω^2·x`
A kezdeti feltételek pedig azok, hogy `x(0)=0` és `dot x(0)=v_0`.
Ennek megoldása nem túl nehéz. A megoldást `x=e^(λt)` alakban keressük, ezzel a karakterisztikus egyenlet ez lesz:
`λ^2=ω^2`
`λ_(12)=±ω`
Ezért a diffegyenlet általános megoldása (vagyis a két megoldás lineáris kombinációja) :
`x(t)=c_1·e^(ωt)+c_2·e^(-ωt)`
Másik kérdés:
Ha nem csőben lenne, a Coriolis erő eltérítené a golyót. Ezt a cső akadályozza meg, a cső által kifejtett erő a Coriolis erő ellentettje.
A Coriolis erő vektoros alakban ennyi:
`F_C=-2m·ω×v`
Most az `ω` és `v` vektorok merőlegesek egymásra, ezért sima szorzat lesz a keresztszorzatból, az erő pedig merőleges a `v`-re, tehát `y` irányú. A cső falához szorító erő tehát:
`F=2m·ω·v`
A sebesség függ az időtől:
`v(t)=dot x(t)=v_0/(2ω)·(ωe^(ωt)+ωe^(-ωt))=v_0/2·(e^(ωt)+e^(-ωt))`
`F(t)=2m·ω·v(t)=mω·v_0(e^(ωt)+e^(-ωt))`
0
Sipka Gergő:
Gyorsuló-forgó koordináta rendszerben a mozgásegyenletben több omegás erő is megjelenik, azokkal nem kell számolnunk?
4 éve0
bongolo:
Még az Euler erő van, de az csak akkor, ha nem egyenletes a forgómozgás.
4 éve0
bongolo:
Abban az omega deriváltja van, de az konstans szögsebesség esetén nulla.
4 éve0