7 svar
84 visningar
limalime är nöjd med hjälpen
limalime 219
Postad: 24 mar 2022 16:10

Vilken hastighet har Frida när hon passerar jämviktsläget?

Hej! Jag har fastnat på a) uppgiften och får hastigheten till 30,25 m/s istället för 24 m/s som är rätt svar. Vad gör jag för fel?

Ture 9895 – Livehjälpare
Postad: 24 mar 2022 18:14

A är inte 25.

Börja med att räkna ut jämnviktslägets position, (Hooks lag) dvs hur långt är linan uttänjd när Frida hänger i linan utan att den oscillerar.

Hastigheten när hon passerar jämnviktsläget första gången bestämmer man säkrast med en energibetraktelse.

Det är ju möjligt att Frida i de första oscillationerna töjer linan så mycket på nedvägen att hon på uppvägen passerar 25 m nivån då linan får ett slack. I det fallet gäller inte det samband som du använde för att bestämma hastigheten.

limalime 219
Postad: 24 mar 2022 18:23 Redigerad: 24 mar 2022 18:26

Jag tänker att följande formel ska nyttjas:

 

(k*A^2)/2 = (k*l)/2 + mv^2/2 


Men hur tar man reda på A?

PATENTERAMERA 5469
Postad: 24 mar 2022 18:39

Det verkar som om du tror att amplituden på svängningen är 25 m. Hur kom du fram till det värdet?

Ett alternativ är att titta på energin. 

Den potentiella energin kan skrivas (k/2)x2 där x är avståndet till jämviktsläget. Den mekaniska energin E bevaras (om vi försummar förluster).

(m/2)v2 + (k/2)x2 = E = konstant.

Du kan beräkna värdet på E genom att betrakta vad som gäller i läget då linan precis börjar spännas. 

Ture 9895 – Livehjälpare
Postad: 24 mar 2022 18:43 Redigerad: 24 mar 2022 18:46

Det är viktigt att vara tydlig med vad man  menar med sina beteckningar.

jämnviktsläget bestämmer vi med Hooks lag, F = kx där F är kraften, k är fjäderkonstanten och x är töjningen

Kraften ges av mg dvs Fridas massa gånger tyngdaccelerationen

Därmed får vi 

mg= kx, x = mg/k och jämnviktsläget är alltså mg/k

Mekaniska energin i jämnviktsläget ges av

mgh = mv2/2 + ks2/2

där

mgh är lägesenergin när Frida står på bron,
mv2/ är rörelseenergin när hon passerar jämnviktsläget 
ks2/2 är i linan lagrad energi där s är töjningen i jämnviktsläget som vi beräknade högre upp  idet här inlägget

För att underlätta bör du rita en skiss över situationen så du får rätt på alla siffror och avstånd

limalime 219
Postad: 24 mar 2022 19:33

Får fortfarande inte det att stämma ?

Ture 9895 – Livehjälpare
Postad: 24 mar 2022 21:08

Du använder fel värde på h och fel värde på m.

m är enligt uppgiften 58 kg

h får du fram rätt värde på om du ritar upp situationen och ser hur långt hon fallit när hon passerar jämnviktsläget

Visa spoiler

först faller hon 25 m innan linan börjar sträckas, sen faller hon ytterligare en bit till jämnviktsläget dvs mg/k meter

h = 25+mg/k

limalime 219
Postad: 24 mar 2022 21:21

Förstod bättre med en ritning. Nu stämmer det, tack för hjälpen!

Svara Avbryt
Close