Fysik

Fysikhjælp søges

20. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Hej. Er der nogen der kan hjælpe mig med denne fysikopgave?
Opgaven forlyder:

En klods med massen, m, bevæger sig mod venstre på et bord med ru overflade. Friktionskoefficienterne mellem klodsen og bordet betegnes med MY_k, MY_s. Klodsen rammer efter at have tilbagelagt strækningen, L, en fjeder med fjederkonstanten, k. Klodsen starter med fart, v0.

a) Bestem fjederens maksimale sammentrykning, d.

b) Bestem en ulighed MY_s skal opfylde hvis klodsen forbliver i hvile efter sammentrykningen. Sammentrykningen, d, antages nu at være en kendt størrelse.

c) Friktionen antages nu ikke tilstrækkelig til at fastholde klodsen efter sammentrykningen. Find klodsens fart, v1, når den mister kontakten med fjederen.

-----------------------------------------------------

Mit umiddelbare forslag til første delopgave er:
Epot = 0,5*k*d^2
F*L = 0,5*k*d^2
d = +- sqrt(2*F*L/k)

Men da opgaven kun består af symboler osv., så har jeg ret svært ved at overskue den. Er der nogen der kan hjælpe?

Svar #1
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Er der ingen der har mulighed for at hjælpe?

Brugbart svar (0)

Svar #2
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

Når du skriver at klodsen starter med hastighed v0, er det så før den bevæger sig strækning L eller er det lige når den rammer klodsen? Hvis det sidste gælder er din besvarelse korrekt, men gælder det første er den ikke helt korrekt. F*L er da ikke den energi klodsens har tilbage når den rammer fjederen, det er den energi den har TABT pga gnidning. Du er derfor interesseret i den kinetiske energi klodsen har tilbage efter at have bevæget sig afstanden L+d

Svar #3
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

I opgaven står der "Klodsen starter med fart, v0). Jeg vil tro, at det er før den bevæger sig strækning L. Men hvis dette gælder, hvordan kan man så bestemme fjederens sammentrykning, d?
Mit umiddelbare forslag ville i så fald være:

F*L*d = 0,5*k*d^2
2*F*L = k*d
d = 2*F*L/k

Er det muligt også at få nogle tip til de andre delopgaver?

Brugbart svar (0)

Svar #4
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

Hvis farten starter med at være v0, så er farten mindre når den når til fjederen, da der jo er gnidning. Du kan regne den energi klodsen taber til gnidning gennem arbejdssætningen
A=F*x = u*N*(L+d)
Den energi der er tilbage til at presse fjederen sammen er da
E(tilbage) = E(start) - A(gnidning) = 1/2*m*vo^2 - u*N*(L+d)
Derved får du at
1/2*m*vo^2 - u*N*(L+d) = 0,5*k*d^2
Den 2. grads ligning kan du løse ved brug af formlen for sådan en. Det bliver ikke pænt. Det er derfor jeg tænkte at der måske mentes at v0 var farten lige ved fjederen, for så ville beregningen være meget nemmere

Svar #5
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Når du skriver u (for gnidning), mener du så u_k eller u_s? Altså den kinematiske eller statiske friktionskoefficient?

Brugbart svar (0)

Svar #6
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

hvis den har en hastighed, så må det være u_k, den kinematiske koefficient

Svar #7
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Ja, det lyder logisk :)
Jeg har prøvet at løse andengradsligningen med et matematikprogram (Maple), og jeg ender med et giga-udtryk.

d = -(1*(u*n-1*sqrt(u^2*n^2+k*m*v0^2-2*k*u*n*L)))/k

eller
d = -(1*(u*n+sqrt(u^2*n^2+k*m*v0^2-2*k*u*n*L)))/k

Umiddelbart giver resultatet overhovedet ingen mening for mig, da det både er i symboler, men også et kæmpe udtryk. Jeg kan måske i min opgave regne den ud på to måder (altså for de forskellige situationer omkring v0) og sige at den var tvetydig.

Brugbart svar (0)

Svar #8
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

Ja, pænt er det ikke, for man kan ikke reducere særlig meget.
Der er flere muligheder
1) Man kan lade være med at tage den energi med som klodsen mister under sammenpresningen til gndining. da har du at
1/2*m*vo^2 - u*N*L = 0,5*k*d^2

2) Eller som du siger, den har hastighed v0 når den rammer fjederen. Da får du
1/2*m*vo^2 = 0,5*k*d^2

Svar #9
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Ja, det forstår jeg udmærket. Jeg takker dig virkelig for at have hjulpet mig med denne delopgave.

Er det muligt at du også kan vejlede mig lidt mht. de sidste to delopgaver? Mit forslag til anden delopgave er:
Hvis klodsen skal forblive i hvile efter sammentrykningen, så må det gælde at
F_s < F_k
u_s < u_k

Så ville jeg ud fra første delopave isolere u_k og indsætte dens værdi i ovenstående ulighed. Ser det fornuftigt ud, eller? Dog ville det være svært at gøre, hvis jeg skulle bruge det store udtryk som jeg fandt for d.

Brugbart svar (0)

Svar #10
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

2) Hvis klodsen ikke skal bevæge sig efter sammentrykning, må det være sådan at den resulterende kraft er 0
prøv at opskriv hvilke kræfter der virker når fjederen er presset sammen med d.

3) Denne opgave er stort set bare omvandt af opg 1. se igen på energibevarelse for at gøre det nemt

Svar #11
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

2) Jeg vil mene, at vi har en tyngdekraft nedad og en normalkraft der er lige så stor, men modsatrettet. Derudover har vi en fjederjraft, F, rettet mod højre og en kraft F_s til venstre.
Hvis F_res er 0, så må F_s > F.

På den måde forbliver klodsen vel i hvile?

Men hvis den resulterende kraft er 0, så bevæger klodsen sig vel alligevel? Det betyder vel blot at hastigheden er konstant? Den kan vel fx godt have en hastihed på 1 m/s hele tiden?

Brugbart svar (0)

Svar #12
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

Det har du faktisk ret i. Det må være sådan at gnidningen er større end fjederkraften
F_s > F

Svar #13
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Der er bare lige en ting ved 2) jeg ikke forstår. Hvorfor er den resulterende kraft lig 0? At den resulterende kraft er lig 0, betyder jo kun at hastigheden er konstant og ikke at klodsen ligger stille. Hvis den resulterende kraft er 0, så må F - F_s = 0, og på den måde kan de kun være lig med hinanden.

Brugbart svar (0)

Svar #14
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

Som du siger skal den statiske gnidning bare være større end fjederkraften, så rykker klodsen sig ikke efter sammenpresning.

Svar #15
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Nå ja, det er rigtigt :)
Tak skal du have for hjælpen.

Kan du mon godkende mit forslag til 3)?

A1:Fjederens arbejde på klodsen: 0,5*k*d^2
A2:Klodsens arbejde på fjederen: 0,5*m*v1^2

A1 = A1
0,5*k*d^2 = 0,5*m*v1^2

Jeg kan så nu finde v1:
v1 = +- sqrt(k*d^2/m)

Svar #16
21. oktober 2007 af Lektie boy (Slettet)

Er du der, Lurch?

Brugbart svar (0)

Svar #17
21. oktober 2007 af Lurch (Slettet)

Er på arbejde, så jeg er lidt on/off.
Din ligning er korrekt, hvis man ser bort fra gnidning under fjederens udfoldning.

Skriv et svar til: Fysikhjælp søges

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.