2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Период вращения
Сообщение07.12.2011, 16:04 
Заслуженный участник


02/08/10
629
В общем такая задача:
У нас есть цилиндр подвешенный на нитке (либо на чём-то другом, не столь важно=)). Его закрутили на определённый угол и отпустили. Необходимо найти период колебаний, которые описывают его вращение.
Можно считать, что данные у нас есть все, что надо, всё, от чего зависит период, например длина, радиус, материал нитки, масса, радиус цилиндра ... Колебания считать незатухающими.

Я начал с нитки. Рассмотрел её как цилиндр. Взял кольцо толщиной $dr$, оно типа скручивается, это можно считать деформацией сдвига, рассчитал силу...и вроде как получил работу по скручиванию нитки:
$A=\frac{\pi\cdot G \cdot \alpha^2\cdot r^4}{3h}$. Тут альфа - угол начального скручивания, $r$ - радиус нитки, $h$ - её длина, $G$ - коэффициент для деформации сдвига.
Дальше думал что-то замутить с энергией, скорость, ускорением....но идей как именно это сделать нету=) К тому же я не уверен, что правильно начал, и всё верно посчитал.
Скажите пожалуйста, на верном ли я пути, если нет - в чём ошибка, и что делать дальше=)

 Профиль  
                  
 
 Re: Период вращения
Сообщение07.12.2011, 16:43 
Заслуженный участник


13/04/11
564
Стандартный метод нахождения периода колебаний следующий. Записываете закон сохранения энергии (кинетическая энергия тела + потенциальная энергия закрученной нити = const) и дифференцируете его по времени. Правая часть равна нулю (производная от константы), а в левой части (после сокращения на $\dot{\alpha}$) получаем уравнение колебаний вида $\ddot{\alpha}+\omega^2\alpha=0$. Коэффициент $\omega$ -- частота колебаний.

 Профиль  
                  
 
 Re: Период вращения
Сообщение07.12.2011, 16:55 


31/10/10
404
MrDindows в сообщении #512486 писал(а):
подвешенный на нитке (либо на чём-то другом, не столь важно=)

Для Вас принципиальна массовость нитки? А то может быть и обычного уравнения движения для крутильного маятника Вам будет достаточно, конечно же, в случае малых колебаний. Там понятная аналогия физических величин $m \rightarrow I, k \rightarrow k_{\text {rot}}$ приводит к закону знакомого вида: $T=2 \pi \sqrt{\frac {I}{k_{\text {rot}}}$, где $I$ - момент инерции подвешенного тела, $k_{\text {rot}$ - вращательная жесткость.
MrDindows в сообщении #512514 писал(а):
и вроде как получил роботу по скручиванию нитки

Вроде как работа у вас пропорциональна квадрату угла поворота, что как раз должно отвечать режиму малых колебаний, предложенному выше. Разве что во вращательную жесткость у Вас включен радиус нити (пока не могу сообразить хорошо это или плохо, ибо надо конкретизировать модель)...

 Профиль  
                  
 
 Re: Период вращения
Сообщение07.12.2011, 17:13 
Заслуженный участник


02/08/10
629
Himfizik в сообщении #512520 писал(а):
MrDindows в сообщении #512486 писал(а):
подвешенный на нитке (либо на чём-то другом, не столь важно=)

Для Вас принципиальна массовость нитки? А то может быть и обычного уравнения движения для крутильного маятника Вам будет достаточно, конечно же, в случае малых колебаний. Там понятная аналогия физических величин $m \rightarrow I, k \rightarrow k_{\text {rot}}$ приводит к закону знакомого вида: $T=2 \pi \sqrt{\frac {I}{k_{\text {rot}}}$, где $I$ - момент инерции подвешенного тела, $k_{\text {rot}$ - вращательная жесткость.
MrDindows в сообщении #512514 писал(а):
и вроде как получил роботу по скручиванию нитки

Вроде как работа у вас пропорциональна квадрату угла поворота, что как раз должно отвечать режиму малых колебаний, предложенному выше. Разве что во вращательную жесткость у Вас включен радиус нити (пока не могу сообразить хорошо это или плохо, ибо надо конкретизировать модель)...

Да, похоже крутильный маятник мне как раз и нужен ( я о нём до этого не слышал :-) ). Но формулы, пожалуй, мне надо вывести самому, аналогия не прокатит. А это, как я понял, надо делать как сказал obar. Спасибо! Буду пробовать=)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: wrest


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group