Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 19. 04. 2016 20:02

pixelnator
Zelenáč
Příspěvky: 6
Škola: ZČU FEL - AELk
Pozice: Pracující - dálkový student
Reputace:   
 

Fázový portrét tlumeného kyvadla

Zdravím,

mam zadaný příklad:
//forum.matweb.cz/upload3/img/2016-04/88466_portret.jpg

Jsou to tlumené kmity, když tlumení zmenším, logicky bych řekl, že bude menší síla brzdit kmity - takže křivka bude hustší, kyvadlo bude kmitat déle než se zastaví - provede se víc kmitů. (viz má zaškrtnutá odpověď).

Naopak ta řidší křivka bude platit, když bude tlumení větší.

Moje otázka je, na čem je závislý směr otáčení té křivky? Počáteční bod je dle podmínky [0,2]. WA ukáže směr doprava (2 odpověď), může někdy nastat ten směr opačný (4. odpověď)? Dle čeho se toto určí, nebo na čem je to závislé?

Ještě jeden dotaz:
Na těchto křivkách jsou tedy kmity, jak by vypadalo na tomto grafu kyvadlo, které by se otočilo např. jednou kolem své osy a až poté by jen dokmitalo?

Díky moc.

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) pixelnator)

#2 19. 04. 2016 21:48

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

Aby se to otacelo doleva z bodu kde je u(0)=0 a u'(0)=2? To by teda musela velicina u klesat. Muze se to stat kdyz je derivace u' kladna?

Offline

 

#3 19. 04. 2016 21:50

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

K te druhe otazce: u je uhel od rovnovazne polohy? Asi by se to z bodu s pocateni podminkou dostalo nekam do okoli bodu (2*pi,0) a tam by to po spirale konvergovalo k tomu bodu. Co myslite, mohlo by to tak byt?

Offline

 

#4 20. 04. 2016 17:57 — Editoval pixelnator (20. 04. 2016 18:03)

pixelnator
Zelenáč
Příspěvky: 6
Škola: ZČU FEL - AELk
Pozice: Pracující - dálkový student
Reputace:   
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

Nepodařilo se mi najít způsob, při kterém by se křivka točila na druhou stranu, tedy doleva.
Když bude tlumení b v rovnici záporné, bude to znamenat, že se kmitání vlastně zesiluje. Takže se bude otáčet kolem své osy stále? Jaký je stav v nekonečnu? Ale pointa je, že i při zesilování se křivka pořád točí doprava.

K druhému problému:
//forum.matweb.cz/upload3/img/2016-04/67526_k%25C5%2599ivky.jpg

Jediné co se mění, je $\alpha $, tzn. počáteční podmínky. Ten vlastně "sinový" průběh křivek od počátečního bodu je tedy otáčení kyvadla kolem své osy? Tedy, že např v tom nejvyšším bodě se kyvadlo nejprve 3x otočí kolem své osy, než dokmitá k 0?

Rád bych věděl, jestli to chápu správně, nebo ne.
Případně mi poraďte prosím, díky.

Offline

 

#5 20. 04. 2016 20:50

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

Ten sinovy prubeh je prece zmena u', tj jak kolisa rychlost. To s tim protocenim souvisi, ale prijde mi spolehlivejsi se diva, kde skoncilo u, okolo tj. kolikanasobku 360 stupnu mame stabilni ohnisko.

No a protoze pri kladnem u' musi u rust, tak se to doleva opravdu tocit nemuze :)

Offline

 

#6 20. 04. 2016 21:14

pixelnator
Zelenáč
Příspěvky: 6
Škola: ZČU FEL - AELk
Pozice: Pracující - dálkový student
Reputace:   
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

To znamená, že křivka v každém případě bude směřovat doprava? Ať už se kyvadlo tlumí, nebo zesiluje, nebo tlumení neuvažujeme? Souvisí to nějak s tim, jakou počáteční rychlost udělím kyvadlu? Respektive že počáteční udělená rychlost kyvadlu musí být logicky kladná, nemůžu do něčeho "strčit" a udělit tomu zápornou rychlost?

Ale když na ose u nevím stupnici, jak můžu vědět, na kolikanásobku 2$\pi $ se zastavio ohnisko? Abych mohl říct, pro který počáteční bod se kolikrát otočí kyvadlo kolem své osy? Mělo by to být tedy patrné z grafu.

Offline

 

#7 20. 04. 2016 21:26

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

Pokud je kyvadlo v poloze u=0, tak kladnou rychlost mu udelim tak, ze do toho cvrknu tak, aby se u zvetsovalo. Zapornou rychlost tomu udelim, kdyz to cvrnknu na druhou stranu. Tak si to zkuste overit ve Vasich grafech.

To co pisete zni logicky. U normalniho kyvadla by to tak melo byt. Nefungovalo by to, kdyby se treba to kyvadlo pri ceste nahoru nejak pribrzdilo a potom zase rozjelo. To by se u u' objevilo zvlneni i bez protoceni kyvadla. Ale to u klasickeho kyvadla asi nenastane. Mozna kdyby tam foukal vitr a kyvadlo melo hodne specilani tvar. V nasem pripade to ale nehrozi, tak nema smysl se poustet do akademicke debaty :)

Offline

 

#8 20. 04. 2016 21:53

pixelnator
Zelenáč
Příspěvky: 6
Škola: ZČU FEL - AELk
Pozice: Pracující - dálkový student
Reputace:   
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

Dobře ale pokud jsou počáteční podmínky u(0) = 0 a u'(0) = 2, tak už to znamená, že počáteční stav je kladná rychlost, tzn že už je kyvadlo jakoby potažené na jednu stranu a pak se pustí a postupně kmitá, až se zastaví. Kdyby v počátečních podmínkách byla rychlost u'(0) = -2, bylo by kyvadlo natočené na druhou stranu. Chápu to správně? Tudíž by pak u bylo chvíli záporné, než kmitlo na druhou stranu, pořád by se ale graf točil vlastně po směru hodinových ručiček. Jde mi prostě o to, jestli může nastat stav, kdyby směr otáčení byl na druhou stranu. :D

Znamená to tedy, že když je křivka do spirály, jsou to už jen kmity, když ale směřuje někam dál, otáčí se kolem své osy, než dokmitá k nějakému bodu. Uvažujeme-li, že nepusobí na kyvadlo žádné další vlivy, mimo počátečních podmínek, lze sinový průběh, než přejde do spirály, považovat za otáčení kyvadla kolem své osy?

mam trochu pocit, že jsem se v tom zamotal :D ale doufam, že je to stále pochopitelné. Jde mi čistě o to, co lze vyčíst z grafů a jak to vypadá nebo by mohlo vypadat když.. :D

Offline

 

#9 20. 04. 2016 21:59

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Fázový portrét tlumeného kyvadla

jojo, piseto to dobre. Porad po smeru. Protoze kdyz je u=0 a u'(0) kladne, tak u musi rust do kladnych hodnot. Proste pouzijme tvrzeni z uvodnich partii matematicke analyzy, ze kdyz je derivace kladna tak funkce roste. A analogicky zaporna derivace v nule. Spirala vypada prakticky stejne, jenom zacne v dolnim bode.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson