[natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 2.902

[natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Ik wil het volgende berekenen:

Bereken hoeveel % van de kinetische energie is verdwenen in een tijdsinterval gelijk aan de tijdsconstante tau.gif .

Wat ik al gevonden heb:
\(dEk=d\frac{m\cdot v^2}{2} \)
\(\frac{Ek(t+\tau)}{Ek(t)}=\frac{\frac{m\cdot v^2}{2} (t + \tau)}{\frac{m\cdot v^2}{2} (t)}=\frac{v^2 (t+ \tau)}{v^2(t)} \)
De vergelijking van een kritische demping is:
\( \hat u \cdot e^{-\gamma \cdot t} \cdot \cos(\varphi) \)
De snelheid is dan:
\( -\gamma \cdot e^{\cdot\gamma \cdot t} \cdot \cos(\varphi) \)
Als ik dat allemaal ga invullen in mijn formule: dan loop ik vast bij de uitwerking !

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Ik heb nog nooit gehoord van een "tijdsconstante" bij trillingen. Mijn oude cursus mechanica en wikipedia zegt er ook niets over. Wat is dit juist?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.902

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Ik heb nog nooit gehoord van een "tijdsconstante" bij trillingen. Mijn oude cursus mechanica en wikipedia zegt er ook niets over. Wat is dit juist?
Tijdsconstante is gelijk aan:
\(\tau = \frac{1}{\gamma} \)
Bij Fysica had ik daar ook nog niet van gehoord maar vroeger bij elektriciteit (condensatoren) wel al.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Bij een exponentieel verval in de tijd is het gebruikelijk om alles in de exponent, behalve -t, te groeperen in een "tijdsconstante" (preciezer: het omgekeerde van wat overblijft; gewoonlijk genoteerd met de Griekse letter tau), die dan een maat is voor de snelheid van het verval.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.902

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Bij een exponentieel verval in de tijd is het gebruikelijk om alles in de exponent, behalve -t, te groeperen in een "tijdsconstante" (preciezer: het omgekeerde van wat overblijft; gewoonlijk genoteerd met de Griekse letter tau), die dan een maat is voor de snelheid van het verval.
Inderdaad, zoiets heb ik vroeger ook gezien (in mijn cursus fysica staat het niet met zoveel woorden).

@TD: kan je mij ook helpen met de verdere berekening want daat zit momenteel het grootste probleem.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

@TD: kan je mij ook helpen met de verdere berekening want daat zit momenteel het grootste probleem.
Fysica laat ik doorgaans aan anderen over.

Ik heb dat niet meer bijgehouden sinds ik het zelf gezien heb en wil niemand verkeerd advies geven :D
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

\(x = A \exp \left( - \gamma \cdot t \right) \cos \varphi\)
De snelheid is dan
\(v_x = - A \gamma \exp \left( - \gamma \cdot t \right) \cos \varphi\)
Het verschil zoals jij aangaf is dan
\(\frac{K( t+ \tau)}{K (t)} = \left( \frac{ - A \gamma \exp \left( - \gamma \cdot \left( t + \tau \right) \right) \cos \varphi}{ - A \gamma \exp \left( - \gamma \cdot t \right) \cos \varphi} \right)^2\)
Tussen de grote haken valt alles weg op de e-machten na.
\(\frac{ \exp \left( - \gamma \cdot \left( t + \tau \right) \right)}{ \exp \left( - \gamma \cdot t \right)}\)
Gebruik dan dat
\(\frac{ \exp a}{ \exp b} = \exp \left( a - b \right)\)
\(\exp \left(- \gamma \cdot \left( t + \tau \right) + \gamma \cdot t \right) = \exp \left( - \gamma t - \gamma \tau + \gamma t \right) = \exp \left( - \gamma \tau \right) = \exp -1 \)
Dan nog kwadrateren en maal 100 (het is een percentage).

Gebruikersavatar
Berichten: 2.902

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Dan zou de gedempte harmonisch trilling na 1 tau 13,53% minder kinetische energie hebben.

Bedankt voor de hulp Rov :D !!

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Let op, dit geldt alleen voor kritische demping.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.902

Re: [natuurkunde] energie gedempte harmonische trilling

Let op, dit geldt alleen voor kritische demping.
Inderdaad, bij kruipende demping, ... moet je andere vergelijkingen gebruiken.

Toch bedankt voor het even te melden Rov.

Reageer