Kinematikk i to og tre dimensjoner

Like dokumenter
Kinematikk i to og tre dimensjoner

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Newtons lover i én dimensjon (2)

Newtons lover i én dimensjon (2)

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon (2)

Newtons lover i én dimensjon (2)

Repetisjon

UNIVERSITETET I OSLO

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

Fiktive krefter

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 2.

Fiktive krefter

UNIVERSITETET I OSLO. Introduksjon. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet 1.1

Newtons lover i én dimensjon (2)

Newtons lover i to og tre dimensjoner

UNIVERSITETET I OSLO

Repetisjon

Fiktive krefter. Gravitasjon og ekvivalensprinsippet

Fiktive krefter. Gravitasjon og planetenes bevegelser

Keplers lover. Statikk og likevekt

Aristoteles (300 f.kr): Kraft påkrevd for å opprettholde bevegelse. Dvs. selv UTEN friksjon må oksen må trekke med kraft S k

UNIVERSITETET I OSLO

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

Obligatorisk oppgave i fysikk våren 2002

Vektorstørrelser (har størrelse og retning):

Løsningsforslag Obligatorisk oppgave 1 i FO340E

Aristoteles (300 f.kr): Kraft påkrevd for å opprettholde bevegelse. Dvs. selv UTEN friksjon må oksen trekke med kraft R O =S k

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2009

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 4. m 1 gl = 1 2 m 1v 2 1. = v 1 = 2gL

Løsningsforslag. Eksamen i Fys-mek1110 våren 2011

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

UNIVERSITETET I OSLO

Repetisjonsoppgaver kapittel 3 - løsningsforslag

EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Fredag 01. mars Tid: Kl 09:00 13:00. Administrasjonsbygget B154

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1000, 17/3 2016

Stivt legemers dynamikk

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 1.

Fysikkmotorer. Andreas Nakkerud. 9. mars Åpen Sone for Eksperimentell Informatikk

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 2/2 2012

Newtons lover i én dimensjon

UNIVERSITETET I OSLO

Stivt legemers dynamikk

RF3100 Matematikk og fysikk Regneoppgaver 7 Løsningsforslag.

UNIVERSITETET I OSLO

Øving 2: Krefter. Newtons lover. Dreiemoment.

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

UNIVERSITETET I OSLO

4 Differensiallikninger R2 Oppgaver

FY0001 Brukerkurs i fysikk

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. Kap. 4+5: Newtons lover. kap Hvor er luftmotstanden F f størst? F f lik i begge!!

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

TFY4115 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 4. ) v 1 = p 2gL. S 1 m 1 g = L = 2m 1g ) S 1 = m 1 g + 2m 1 g = 3m 1 g.

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Forelesningsnotat, lørdagsverksted i fysikk

T 1 = (m k + m s ) a (1)

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

Fysikkonkurranse 1. runde november 2000

Vevsmekanikk og refleks 3

FYSIKK-OLYMPIADEN

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

UNIVERSITETET I OSLO

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

Løsningsforslag til ukeoppgave 2

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 4

Løsningsforslag. Midtveiseksamen i Fys-Mek1110 våren 2008

1 MAT100 Obligatorisk innlevering 1. 1 Regn ut i) iii) ii) Regn ut i) ii)

Prøve i R2. Innhold. Differensiallikninger. 29. november Oppgave Løsning a) b) c)...

Kap. 4+5: Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. kap Hvor er luftmotstanden F f størst?

Kap Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. kap 4+5 <file> Hvor er luftmotstanden F f størst?

Oppgaver og fasit til seksjon

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Universitetet i Agder Fakultet for helse- og idrettsvitenskap EKSAMEN. Time Is)

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

UNIVERSITETET I OSLO

Fagnr: FIOIA I - Dato: Antall oppgaver: 2 : Antall vedlegg:

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til Øving 6 Høst 2016

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Løsningsforslag til øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

5.201 Modellering av bøyning

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Vår TMA4105 Matematikk 2. Løsningsforslag Øving 2. Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

FYSMEK1110 Oblig 5 Midtveis Hjemmeeksamen Sindre Rannem Bilden

SG: Spinn og fiktive krefter. Oppgaver

Løsningsforslag til øving 3: Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

7.201 Levende pendel. Eksperimenter. I denne øvingen skal du måle med bevegelsessensor beregne mekanisk energitap og friksjonsarbeid

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 14

Transkript:

Kinematikk i to og tre dimensjoner 4.2.216 Innleveringsfrist oblig 1: Tirsdag, 9.eb. kl.18 Innlevering kun via: https://devilry.ifi.uio.no/ Devilry åpnes snart. YS-MEK 111 4.2.216 1

v [m/s] [m] Eksempel: En masse er festet til en fjær og beveger seg uten friksjon og luftmotstand. kraft fra fjær til massen: k N2L: a d dt 2 k m 2 initialbetingelser: ( t v( t ) m ) 1m/s.2.1 Svingning: -.1 -.2.5 1 1.5 2 t [s] 2 1 v ( t) sin( t) v( t) v cos( t) -1-2.5 1 1.5 2 t [s] Svingningsfrekvens: k m YS-MEK 111 4.2.216 2

Eksempel: bungee jump En person av masse m = 7 kg hopper med en strikk av lengde d = 5 m fra en bro av høyde h = 1 m. Vi kan beskrive strikken med en fjærkonstant k = 2 N/m og en viskøs koeffisient k v = 3 kg/s. or luftmotstanden kan vi bruke D =.22 kg/m. Treffer han bakken? Vi beskriver bevegelsen til hopperen. Vi måler posisjonen med (t) oppover fra bakken. Initialbetingelser: ( t v( t t ) ) v s 1m m/s Kontaktkrefter: kraft fra strikken til hopperen luftmotstand D langtrekkende krefter: gravitasjon G YS-MEK 111 4.2.216 3

Kraftmodell: gravitasjon: luftmotstand: G = mgi D = Dv v i d Kraften fra strikken virker bare hvis den er stram. elongasjon: L ( h d) fjærkraft: S = +k Li L > L < viskøs kraft avhenger av endingsraten for L: d dt d L ( h d ) dt d dt v = k h d i k vvi < h d > h d N2L: + G + D =, v i mgi Dv v i = mai YS-MEK 111 4.2.216 4

YS-MEK 111 4.2.216 5

Når slutter bevegelsen? YS-MEK 111 4.2.216 6

http://pingo.upb.de/ access number: 891289 I hvilket tilfelle er tauspenningen større? Snordraget i tau 1 er større enn i tau 2 Snordraget i tau 1 er like stort som i tau 2 Snordraget i tau 1 er mindre enn i tau 2 YS-MEK 111 4.2.216 7

Newtons tredje lov: Enhver virkning har alltid og tilsvarende en motvirkning, eller den gjensidige påvirkning av to legemer på hverandre er alltid lik, og motsatt rettet. fra A påb fra B påa Newtons tredje lov forbinder krefter mellom legemer: Hvis jeg dytter på veggen, dytter veggen tilbake på meg med like stor kraft. essensiell for å beskrive systemer som består av flere legemer krefter kommer i par: kraft og motkraft kreftene i paret virker på forskjellige legemer YS-MEK 111 4.2.216 8

Eksempel: En kloss ligger i ro på bakken. N fra J på K Oppskrift: kloss tegn alle legemer som separate systemer finn alle krefter på alle objekter W fra K på J uttrykk kreftene som A på B finn kraft motkraft par sjekk: hver kraft har en unik motkraft W fra J på K jorden N fra K på J YS-MEK 111 4.2.216 9

Eksempel: Mann som går W og N er ikke et kraft-motkraft par. bevegelse fremover på grunn av friksjonskraft: mannen dytter jorden bakover jorden dytter mannen fremover YS-MEK 111 4.2.216 1

YS-MEK 111 4.2.216 11 Eksempel: En bil dytter en lastebil med konstant kraft. kinematisk betingelse: biler er i kontakt a a a v v v L A B A B A B N2L for A: B påa a m g m N a m A A A y A y A W A N A B på A y B W B N B A på B N2L for B: A påb a m g m N a m B B B y B y N3L: A påb påa B a m m B A B A på B påa ) ( System oppfører seg som ett legeme med masse m A +m B Vi trenger ikke se på indre krefter, bare på krefter mellom systemet og omgivelsen.

http://pingo.upb.de/ access number: 891289 En kvinne trekker med = 1 N i en 6-kilos eske som igjen er forbundet med en 4-kilos eske med en lett strikk. Begge strikkene forblir stramm og overflaten er friksjonsfritt. Sammenliknet med 6-kilos esken er 4-kilos esken: utsatt for en større netto kraft. utsatt for samme netto kraft. utsatt for en mindre netto kraft. YS-MEK 111 4.2.216 12

v1 v ; a a strikkene forblir stramm 2 1 2 vi ser bare på horisontale krefter: m 1 = 4 kg m 2 = 6 kg T 1 T 1 = 1 N tauspenning T 1 : T1 1 m a T1 m2a m m ) a ( 1 2 ( m m 1 2) T1 m 1 T m 4 1 1 1 m1 m2 4 N T 1 6 N YS-MEK 111 4.2.216 13

Bevegelse i to og tre dimensjoner YS-MEK 111 4.2.216 14

Bevegelsesdiagram i to dimensjoner bevegelsen er todimensjonal, vi kan beskrive posisjon med: r t = t i + y t j = (t) y(t) med enhetsvektorer i, j i i = j j = 1 i j = posisjon i tre dimensjoner: r t = t i + y t j + z(t)k = (t) y(t) z(t) med enhetsvektorer i, j, k i i = j j = k k = 1 i j = j k = k i = YS-MEK 111 4.2.216 15

todimensjonal bevegelsesdiagram: vi analysere bevegelsen videre: hastighet? akselerasjon? vi kan se på (t) og y(t) hver for seg r t = t i + y t j = (t) y(t) hastighet og akselerasjon i og y retning: v t = d dt t, v y t = d y t dt v t = v t i + v y t j = v (t) v y (t) a t = d dt v t, a y t = d dt v y t a t = a t i + a y t j = a (t) a y (t) YS-MEK 111 4.2.216 16

4 s 5 s 3 s 6 s 7 s v v 1 v 2 s s v 1 s v 1 r( ti 1) r( ti ) v( ti ) t a v( ti ) v( ti ) ti ) t ( 1 YS-MEK 111 4.2.216 17

hastighetsvektor: v t = lim t r t + t r(t) t = dr dt = d dt t i + y t j + z(t)k = d dt i + dy dt j + dz dt k = v t i + v y t j + v z (t)k hastighet: v(t) fart: v t = v(t) akselerasjonsvektor: a t = lim t v t + t v(t) t = dv dt = d dt v t i + v y t j + v z (t)k = dv dt i + dv y dt j + dv z dt k = a t i + a y t j + a z (t)k YS-MEK 111 4.2.216 18

Bevegningsligninger i tre dimensjoner La oss anta at vi har gitt a( t) og v( t) v akkurat de samme som i én dimensjon bare at vi må bruke vektorer og det er gyldig for hver komponent YS-MEK 111 4.2.216 19

http://pingo.upb.de/ access number: 891289 En pendel svinger frem og tilbake med et maksimalutslag på 45 fra vertikalen. Hvilken pil angir retningen på akselerasjonen til pendelloddet i punktet Q (det laveste punktet i banen)? Pil #2 Pil #4 45 45 Enten pil #1 eller pil #3 avhengig av hvilken vei pendelen svinger P #1 #2 Q #3 R #4 YS-MEK 111 4.2.216 2

http://pingo.upb.de/ access number: 891289 En pendel svinger frem og tilbake med et maksimalutslag på 45 fra vertikalen. Hvilken pil angir retningen på akselerasjonen til pendelloddet i punktet P (punktet lengst til venstre i banen)? Pil #1 Pil #2 Pil #3 #1 #2 45 45 Pil #4 Pil #5 akselerasjonen i P er null P #5 #4 #3 Q R YS-MEK 111 4.2.216 21

Skalarer og vektorer skalar: størrelse, men ingen retning eksempel: masse, temperatur, lengde, fart,... notasjon: m, T, l, v vektor: størrelse og retning eksempel: posisjon, hastighet, akselerasjon, kraft,... r, v, a, vektorkomponenter: A A y y z i kartesisk koordinatsystem: A = A i + A y j + A z k = A = A 2 +A y 2 +A z 2 A A y A z i = j = k = 1 1 1 Vi kommer å bruke også sfæriske og sylindriske koordinatsystemer senere. YS-MEK 111 4.2.216 22

Regne med vektorer: addisjon: a b b c a c kommutativ: a b b a assosiativ: a b c a b c c b a multiplikasjon med en skalar: b 2a a a b i Matlab: YS-MEK 111 4.2.216 23

Skalarprodukt (=indreprodukt) a b = a b cos α lineær: kommutativ: a + b c = a c + b c a b b a i komponenter: a b a b a y b y a z b z a = a i, a y = a j, a z = a k i Matlab: a a a YS-MEK 111 4.2.216 24

tidssekvenser av vektorer matriser v: 3d-vektor konstant over tiden (13) matrise n: antall tidsskritter skalar r: 3d-vektor evaluert ved n tider (n3) matrise t: skalar evaluert ved n tider (n1) matrise r(1,:) første tid (linje) i (n3) matrise = 3d-vektor dt: tidsskritt skalar linje i (n3) matrise = vektor = vektor + vektor * skalar linje i (n1) matrise = skalar = skalar + skalar YS-MEK 111 4.2.216 25

http://pingo.upb.de/ access number: 891289 Du kaster en ball i en vinkel på 45 i forhold til horisontal. Vi ser bort fra luftmotstanden. Hvilket utsagn er riktig i høyeste punkt på banen? y A. art og akselerasjon er null. B. arten er på et minimum, men ikke null, og akselerasjonen er konstant. C. arten er null, og akselerasjonen er konstant, men ikke null. D. arten er på et minimum, men ikke null, og akselerasjonen øker. eneste kraft: gravitasjon a g ˆj fart: v v 2 2 v v y ingen kraft i retning: v v i høyeste punkt: v y, YS-MEK 111 4.2.216 26