Benützer:


Impulsarse y Caminar

Storyboard

>Modell

ID:(319, 0)



Impulsarse y Caminar

Beschreibung

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$\Delta t$
Dt
Abgelaufene Zeit
s
$d_1$
d_1
Abstand Kraft - Achse (Arm) 1
m
$d_2$
d_2
Abstand Kraft - Achse (Arm) 2
m
$\vec{F}_A$
&F_A
Aktion Kraft (Vektor)
N
$p_0$
p_0
Anfangsmoment
kg m/s
$L$
L
Angular Momentum
kg m^2/s
$\alpha$
alpha
Augenblickliche Winkelbeschleunigung
rad/s^2
$T$
T
Drehmoment
N m
$vec{T}$
&T
Drehmoment (Vektor)
Pa
$\vec{v}$
&v
Geschwindigkeit (Vektor)
m/s
$\Delta p$
Dp
Impulsvariation
kg m/s
$F$
F
Kraft
N
$\vec{F}$
&F
Kraft
N
$F_1$
F_1
Kraft 1
N
$F_2$
F_2
Kraft 2
N
$F$
F
Kraft mit konstanter Masse
N
$I$
I
Massenträgheitsmoment
kg m^2
$p$
p
Moment
kg m/s
$\vec{a}$
&a
Momentane Beschleunigung (Vektor)
m/s^2
$\vec{p}$
&p
Momento (vector)
kg m/s
$r$
r
Radius
m
$\vec{r}$
&r
Radius (Vektor)
m
$\vec{F}_R$
&F_R
Reaktion Kraft (Vektor)
N
$vec{T}_R$
&T_R
Reaktionsmoment (Vektor)
N m
$m_i$
m_i
Träge Masse
kg
$I_1$
I_1
Trägheitsmoment 1
kg m^2
$I_2$
I_2
Trägheitsmoment 2
kg m^2
$\omega$
omega
Winkelgeschwindigkeit
rad/s
$omega_1$
omega_1
Winkelgeschwindigkeit im Zustand 1
rad/s
$omega_2$
omega_2
Winkelgeschwindigkeit in Zustand 2
rad/s
$t$
t
Zeit
s
$vec{F}$
&F
Zweites Prinzip der Kraft, Schnellkraft
N

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen

Die Momento (vector) ($\vec{p}$) kann als eine Reihe seiner verschiedenen Komponenten ausgedr ckt werden:

$\vec{p}=(p_x,p_y,p_z)$



Seine Ableitung kann als die Ableitung jeder seiner Komponenten ausgedr ckt werden, daher mit:

$ F =\displaystyle\frac{ dp }{ dt }$



erhalten wir, indem wir nach der Zeit ($t$) differenzieren, dass

$\displaystyle\frac{d}{dt}\vec{p}=\displaystyle\frac{d}{dt}(p_x,p_y,p_z)=\left(\displaystyle\frac{dp_x}{dt},\displaystyle\frac{dp_y}{dt},\displaystyle\frac{dp_z}{dt}\right)=(F_x,F_y,F_z)=\vec{F}$



was es uns erm glicht, die Kraft ($\vec{F}$) zu bestimmen:

$\vec{F}=\displaystyle\frac{d\vec{p}}{dt}$

(ID 3239)

Da die Beziehung zu die Aktion Kraft ($F_A$) und die Reaktion Kraft ($F_R$) in einer Dimension lautet

$ F_R =- F_A $



kann sie auf jede Komponente von die Aktion Kraft (Vektor) ($\vec{F}_A$) und die Reaktion Kraft (Vektor) ($\vec{F}_R$) angewendet werden, was zu

$\vec{F}R=(F{Rx},F_{Ry},F_{Rz})=(-F_{Ax},-F_{Ay},-F_{Az})=-\vec{F}_A$



f hrt. Daher gilt

$ \vec{F}_R = - \vec{F}_A $

(ID 3240)

Da die Gr e des Drehmoments ist

$ T = r F $



Wenn der Achseneinheitsvektor \hat{n} ist und der radiale Einheitsvektor \hat{r} ist, kann der tangential Einheitsvektor durch das Kreuzprodukt berechnet werden:

$\hat{n}=\hat{r}\times\hat{t}$



Daher, unter Ber cksichtigung von

$\vec{F} =F\hat{t}$

,

$\vec{r} =r\hat{r}$

,

$\vec{T}=T\hat{n}$



haben wir

$\vec{T} =T\hat{n}=T\hat{r}\times\hat{t}=rF\hat{r}\times\hat{t}=\vec{r}\times\vec{F}$



was bedeutet

$ \vec{T} = \vec{r} \times \vec{F} $

(ID 3249)

Im Falle einer Waage wirkt auf jeden Arm eine Gravitationskraft, die ein Drehmoment erzeugt

$ T = r F $



Wenn die L ngen der Arme $d_i$ betragen und die Kr fte $F_i$ mit $i=1,2$ sind, verlangt die Gleichgewichtsbedingung, dass die Summe der Drehmomente null ist:

$\displaystyle\sum_i \vec{T}_i=0$



Daher, unter Ber cksichtigung, dass das Vorzeichen jedes Drehmoments von der Richtung abh ngt, in der es eine Rotation induziert,

$d_1F_1-d_2F_2=0$



was zu

$ d_1 F_1 = d_2 F_2 $

f hrt.

(ID 3250)

Con la definici n de torque medio:

$ T_m =\displaystyle\frac{ \Delta L }{ \Delta t }$

\\n\\nse puede pasar al limite instant neo en la medida que se consideren tiempos infinitesimales \Delta t\rightarrow 0 por lo que\\n\\n

$T\equiv \lim_{t\rightarrow 0}\displaystyle\frac{\Delta L}{\Delta t}\equiv \displaystyle\frac{dL}{dt}$



con lo que el torque instantaneo se define con la derivada del momento angular:

$ T =\displaystyle\frac{d L }{d t }$

(ID 3252)

Da das Moment gleich ist

$ L = I \omega $



folgt daraus, dass im Fall, dass sich das Tr gheitsmoment nicht mit der Zeit ndert,

$T=\displaystyle\frac{dL}{dt}=\displaystyle\frac{d}{dt}(I\omega) = I\displaystyle\frac{d\omega}{dt} = I\alpha$



was bedeutet, dass

$ T = I \alpha $

.

(ID 3253)


Da ein Vektor als Array seiner verschiedenen Komponenten ausgedr ckt werden kann

$\vec{a}=(a_x,a_y,a_z)$



kann seine Ableitung als Ableitung jeder seiner Komponenten ausgedr ckt werden

$m_i\displaystyle\frac{d}{dt}\vec{a}=m_i\displaystyle\frac{d}{dt}(a_x,a_y,a_z)=\left(m_i\displaystyle\frac{da_x}{dt},m_i\displaystyle\frac{da_y}{dt},m_i\displaystyle\frac{da_z}{dt}\right)=(F_x,F_y,F_z)=\vec{F}$



Daher ist im Allgemeinen die momentane Geschwindigkeit in mehreren Dimensionen

$ \vec{F} = m_i \vec{a} $

(ID 3598)

Wenn der Moment ($p$) definiert ist mit die Träge Masse ($m_i$) und die Geschwindigkeit ($v$) als

$ p = m_i v $



Diese Beziehung kann f r mehr als eine Dimension verallgemeinert werden. In diesem Sinne, wenn wir den Vektor von die Velocidad de las partículas (vector) ($\vec{v}$) und die Momento (vector) ($\vec{p}$) definieren als

$\vec{p}=(p_x,p_y,p_z)=(m_iv_x,m_iv_y,m_iv_z)=m_i(v_x,v_y,v_z)=m_i\vec{v}$



dann

$ \vec{p} = m_i \vec{v} $

(ID 3599)

Wenn wir die nderung des Impulses ber die Zeit $t+\Delta t$ und bei $t$ betrachten:

$\Delta p = p(t+\Delta t)-p(t)$



und $\Delta t$ die verstrichene Zeit ist, dann ergibt sich im Grenzwert unendlich kleiner Zeitintervalle:

$F_m=\displaystyle\frac{\Delta p}{\Delta t}=\displaystyle\frac{p(t+\Delta t)-p(t)}{\Delta t}\rightarrow \lim_{\Delta t\rightarrow 0}\displaystyle\frac{p(t+\Delta t)-p(t)}{\Delta t}=\displaystyle\frac{dp}{dt}$



Dieser letzte Ausdruck entspricht der Ableitung der Positionsxadfunktion $p(t)$:

$ F =\displaystyle\frac{ dp }{ dt }$

die auch die Steigung des Graphen darstellt, der diese Funktion ber der Zeit darstellt.

(ID 3685)

Si se deriva en el tiempo la relaci n para el momento angular

$ L = r p $



para el caso de que el radio sea constante

$T=\displaystyle\frac{dL}{dt}=r\displaystyle\frac{dp}{dt}=rF$



por lo que

$ T = r F $

(ID 4431)


Beispiele

Wenn keine Kraft auf einen K rper wirkt, bleibt sein Tr gheitsmoment konstant. Das bedeutet, dass das Produkt aus die Träge Masse ($m_i$) und die Geschwindigkeit ($v$) konstant bleibt. Mit anderen Worten: Wenn die Masse zunimmt, wird die Geschwindigkeit abnehmen, und umgekehrt. Um zu verstehen, warum dies geschieht, stellen wir uns einen Wagen mit einer bestimmten Masse und Geschwindigkeit vor, dem eine zus tzliche Masse hinzugef gt wird. Diese zus tzliche Masse befindet sich in unserem System zun chst in Ruhe und hat daher keinen Impuls. Der Wagen muss einen Teil seines Impulses auf die neue Masse bertragen, damit diese die gleiche Geschwindigkeit wie der Wagen erreicht, was zu einem Verlust an Impuls und damit zu einer Verringerung der Geschwindigkeit des Wagens f hrt:



Umgekehrt, wenn wir eine Masse von einem sich bewegenden Wagen so abwerfen, dass die Masse vollst ndig zum Stillstand kommt, gewinnen wir den Impuls zur ck, den die Masse hatte, wodurch sich der Impuls des Wagens erh ht und damit auch seine Geschwindigkeit. Dies kann nur geschehen, wenn die Masse beim Abwerfen zum Stillstand kommt; wenn sie einfach freigegeben wird, bewegt sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit weiter.

Dieser letzte Prozess hilft uns auch, das dritte Newtonsche Gesetz von Aktion und Reaktion zu verstehen, da wir durch das Einwirken auf die freigesetzte Masse die entsprechende Reaktion ernten.

(ID 3238)


ID:(319, 0)