Fysik

Pendul - Energibevarelse?

14. april 2016 af willcesc (Slettet) - Niveau: Universitet/Videregående

Kære læser!

Jeg har for mit lukkede, energibevarede, matematiske pendulsystem i en opgave fået givet funktionen:

H(\Theta,\omega)=\frac{1}{2}*\omega^2-C*\Theta-cos(\Theta)

Jeg har INTET om denne funktion fået af vide. Så jeg ved ikke hvad den repræsenterer/fortæller os.

Denne funktion minder en smule om noget med energiligningen, da vi har:

\omega=\theta'   som er lig vinkelhastigheden og den kinetiske energi

 Ekin=\frac{1}{2}*m*v^2 \rightarrow \frac{1}{2}*m*\omega^2

Ovenstående ligner altså noget af vores H funktion. Vi har dog ærligt talt ingen anelse hvor H funktionen kommer fra og hvad den vil. Nogen der kender til funktionen eller kan spotte, hvad den har af funktion til os?

Mange tak på forhånd!

Vh. William


Brugbart svar (1)

Svar #1
14. april 2016 af peter lind

½ω2 skal i virkleigheden være ½I*ω2, hvor I er inertimomentet og ω er vinkelhastigheden. Det er formlen for den kinetiske energi, når det drejer sig om drejende systemer . Det  andet led vedrører en konstant kraft og det sidste er den potentielle energi. Normalt skal der i alle led være nogle konstaner yderligere men systemet er valgt så de bliver 1


Svar #2
16. april 2016 af willcesc (Slettet)

Perfekt tak peter lind! Må jeg spørge om det er forkert hvis jeg siger det er lagrangefunktionen mere konkret?

Brugbart svar (0)

Svar #3
16. april 2016 af peter lind

Nej. det er Hamilton funktionen


Svar #4
16. april 2016 af willcesc (Slettet)

Er du sikker på det? Hamilton funktionen er jo den samlede mekaniske energi, mens Lagrange er er kinetisk energi fratrukket potentiel energi? Kan du forklare, hvordan du ser det er hamilton funktionen?


Svar #5
17. april 2016 af willcesc (Slettet)

Jeg kan se der sker noget her hvor den potentielle energi har et negativt fortegn: http://www.lecture-notes.co.uk/susskind/classical-mechanics/lecture-5/simple-pendulum/

Jeg forstår bare ikke deres argumentation med deres udledning kræver U(pi/2)=0, og så har det heller ikke et samlet kraftmoment C i deres system, hvilket jeg har.


Brugbart svar (0)

Svar #6
17. april 2016 af peter lind

I din henvisning har Lagrangefunktionen  -cos(θ) medens Hamiltonfunktionen har +cos(θ), hvilket stemmer overens med at det er en  Hamiltonfunktion

U(π/2) = 0 er blot en fastlæggelse af hvor den potentielle energi er 0. Man kan jo vælge det vilkårligt, gulvet, bordpladen,  ophængningspunktet eller toppen af Mount Everest.

Kraftmomentet indgår jo ikke direkte i hverken Lagrangefunktionen eller Hamiltonfunktionen. Den kan du evt finde ved beregningerne med funktionerne


Svar #7
17. april 2016 af willcesc (Slettet)

Hmm kan stadig ikke helt forstå hvordan H funktionen er udledt. Hvis vi har at den potentielleenergi er givet den gravitationelle potentielle energi, hvor vi har højden  h=-cos(\theta), så giver det vel mening, at vi har PE=C*(-sin(\theta)), men kan ikke se, hvordan vi får den potentielle energi til PE=-C*\theta-cos(\theta)


Svar #8
17. april 2016 af willcesc (Slettet)

#7

Hmm kan stadig ikke helt forstå hvordan H funktionen er udledt. Hvis vi har at den potentielleenergi er givet den gravitationelle potentielle energi, hvor vi har højden  h=-cos(\theta), så giver det vel mening, at vi har PE=C*(-sin(\theta)), men kan ikke se, hvordan vi får den potentielle energi til PE=-C*\theta-cos(\theta)

Mente selvfølgelig cosinus og ikke sinus


Brugbart svar (1)

Svar #9
17. april 2016 af peter lind

Leddet -C*θ forekommer ikke i det simple pendul. Det må være et ekstra led der er sat på til netop denne opgave. Du skal nok bare betragte det som et eksempel, du kan regne på - med mindre der står noget mere i opgaven om det


Svar #10
17. april 2016 af willcesc (Slettet)

Okay tak for det. Tænkte nemlig også det var lidt mærkeligt.


Svar #11
17. april 2016 af willcesc (Slettet)

Hvis du skulle have interesse har jeg fundet ud af, at vi har lavet en variabel substitution fra t til tau \tau. Det er derfor, at H ser lidt besynderlig ud ift, hvad man skulle forvente.


Skriv et svar til: Pendul - Energibevarelse?

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.