Dempet svingning

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.

Moderators: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga

Post Reply
moth
Hilbert
Hilbert
Posts: 1081
Joined: 08/03-2008 19:47

Jeg trenger litt hjelp med en oppgave om dempet svingning. Jeg skriver hele oppgaven og utregningen min i håp om at noen kan se hva jeg gjør feil.

Et lodd med massen m=0.1 kg henger og svinger uten demping i en fjær med fjærkonstant 10 N/m. Ved t=0 er loddet 0.1 m over likevektspunktet, og loddet er på vei oppover med farten [tex]\frac{\pi\sqrt3}{10}[/tex] målt i meter per sekund.

a) Finn et uttrykk for posisjonen y til loddet etter t sekunder. Skriv y på formen asin(b(t+c))

[tex]0.1y^{\prime\prime}+10y=0[/tex]

[tex]y^{\prime\prime}+100y=0[/tex]

kar.lig.: [tex]r^2+0r+100=0[/tex]

[tex]r=\frac{\pm\sqrt{-400}}{2}=\pm10i[/tex]

[tex]y=e(Asin(10t)+Bcos(10t))[/tex]

Ved t=0 er posisjonen 0.1 m over likevektspunktet altså er

[tex]0.1=e(Asin0+Bcos0)=eB\;\to\;B=\frac1{10e}[/tex]

Deriverer så y: [tex]y^\prime=e(10Acos(10t)-\frac1esin(10t))[/tex]

No kommer det jeg lurer mest på. Ved t=0 er farten til loddet [tex]\frac{\pi\sqrt3}{10}[/tex] så vil ikke det da bli riktig å sette y' lik det for å finne A?

[tex]\frac{\pi\sqrt3}{10}=e(10Acos0-\frac1esin0)=e10A\;\to\;A=\frac{\pi\sqrt3}{100e}[/tex]

[tex]y=\frac{\pi\sqrt3}{100}sin(10t)+\frac1{10}cos(10t)[/tex]

Men det får jeg ikke til å stemme i det hele tatt når jeg prøver å skrive om til sinusfunksjon. Hadde blitt veldig takknemlig om noen hadde giddet å sett raskt over.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

[tex]a\sin(x)+b\cos(x)=\sqrt{a^2+b^2}\sin(x+\arcsin(\frac{b}{\sqrt{a^2+b^2}}))[/tex] dersom a er ikkenegativ.
moth
Hilbert
Hilbert
Posts: 1081
Joined: 08/03-2008 19:47

Da får jeg [tex]y=\frac{\sqrt{3\pi^2+10}}{10\sqrt{10}}sin(10t+0.53)[/tex]

Men fasiten sier y=0.20sin(10t+0.524)

... som jeg nettopp innså kanskje var det samme og etter en sjekk fant jeg ut at det var det :) Takk for hjelpen!
Post Reply