Fysik

Bestem en svingene plades vinkelacceleration

14. april 2017 af Tobac (Slettet) - Niveau: Universitet/Videregående

Hjælp søges til denne Mekanik opgave!

Opgaven 3.a er vedhæftet. Jeg kender facit der er -11,529 rad/s^2 men kan ikke nå frem til det korrekte resultat.

Jeg er gået udfra formlen for kraftmomentet τ = I*α ⇔ α= τ/l.

Desuden har jeg beregnet kraftmomentet til at være τ = F*b = M*(-g)*b = 20 kg * (-9.8 m/s^2) * 1.2 m =  -235.2 N*m.

Inertimomentet for en tynd plade med akse langs med kanten: I = 1/3 * M * h^2 = 1/3 * 20 kg * 0.30^2 m = 0.60 kg * m^2. Har eksperimenteret med andre værdier af I uden held f.eks. 1/2*M*r^2 (hvor r=b). 

Der endelig giver en vinkelacceleration på α=-235.2 N*m/0.60 kg*m^2 = 392 m/s^2 der jo er helt ved siden af. Umiddelbart tænker jeg at det er τ der er beregnet forkert idet F ≠ mg. 

Vedhæftet fil: Opgave 3.a.png

Brugbart svar (0)

Svar #1
14. april 2017 af peter lind


Brugbart svar (1)

Svar #2
14. april 2017 af peter lind

Drejningsmomentet er ikke F*b. Kraften angriber i gennemsnit i tyngdepunktet af pladen


Svar #3
14. april 2017 af Tobac (Slettet)

Tak for dit svar, Peter. 

Altså det er produktet mellem massemidtpunktet af pladen og kraften der er Drejningsmomentet, korrekt? Jeg havde bildt mig selv ind at det altid var længden af "leverarm", der skulle bruges i alle tilfælde med drejningsmoment, så det er rart lige at få klarlagt. :)

Jeg er lidt i tvivl om jeg har beregnet dette rigtigt mht. massemidtpunktet, men jeg har forsøgt med:

((20 kg * -9.8 m/s^2)/ 1.2 m)/(1/2*20kg*(1.2 m)^2 = -11.3426 rad/s^2.

Det er jo tæt på facit, men så er Interimomentet også beregnet som 1/2*M*b^2 og ikke for en tynd plade.

Er det helt galt?


Brugbart svar (0)

Svar #4
14. april 2017 af peter lind

Du glemmer at kraften angriber i tyngdepunktet. Der er også en vinkel at tage hensyn til. Inertimomentet er M*b2/3


Brugbart svar (0)

Svar #5
14. april 2017 af hesch (Slettet)

#4: I = M*b2/3

Det er vist ikke rigtigt, for denne formel er gældende hvis pladens kant er placeret langs rotationsaksen. Men i opgaven går rotationsaksen gennem et hjørne, vinkelret på pladen.

Hvis rotationsaksen gik vinkelret gennem pladens centrum, ville formlen have heddet:

I = 1/12 * m * ( a2 + b2 ), hvor a og b er bredde og længde.

Rotationsaksen kan herfra flyttes til et hjørne ved brug af "Steins formel", hedder den vist.


Svar #6
14. april 2017 af Tobac (Slettet)

#4: Ok, takker. Jeg bliver vist lige nød til at regne på det igen. Lige et sidste spørgsmål mht den vinkel du nævner: Jeg forstår opgaven som om det er "lige efter" dvs. et splitsekund efter punkt B slipper pladen. Hvis pladen stadig i teorien ligger vandret i planen langs med x-aksen (med A som rotationsakse), vil der så stadig være en vinkel at tage hensyn til? Jeg kan nemlig ikke helt lure hvordan den vinkel skal kunne udregnes udfra de tilgængelige oplysninger.


Brugbart svar (0)

Svar #7
14. april 2017 af peter lind

Armen er fra ophængningspunktet til tyngdepunktet. Dermed danner den en vinkel med vandret. Det er den vinkel, der skal tages hensyn til


Svar #8
15. april 2017 af Tobac (Slettet)

# 7 Det med kraften der angriber tyngdepunktet og vinklen med vandret giver fin mening. Men jeg får desværre stadig et resultat der afviger med ca. 1 rad/s^2.

Håber du vil give et sidste hint til en evt beregningsfejl: 

Idet massen er ligelig fordelt er tyngdepunktet lig massemidtpunktet på skiltet. Længden af armen fra punkt A til tyngdepunktet får jeg til 0.6185 m og vinklen mellem denne og vandret er cos(0.997). Interimomentet bliver M*b^2/3 = 9.6 kg*m^2 og der med

α=τ/I = (20 kg*-9.8 m/s^2*0,6185 m*cos(0.997))/9.6 kg*m^2 =-12.626 rad/s^2 


Brugbart svar (0)

Svar #9
15. april 2017 af peter lind

Jeg har desværre forledt dig. Armen*cos(v) = 0,6 m

Inertimomentet bliver M(a2+b2)/12+M(a2/4+b2/4)=M(a2+b2)/3 og dermed vinkelaccllerationen M*g*a/2/(Ma2+b2)*3


Svar #10
15. april 2017 af Tobac (Slettet)

#9 Det lykkedes også nu. Tusind tak for hjælpen :) 


Skriv et svar til: Bestem en svingene plades vinkelacceleration

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.