Fórum: Valaki mondja meg!

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93]

Szeretnél hozzászólni? Jelentkezz be.

[1020] leni536

2009-11-08 10:46:32

Nekem nem tetszett nagyon ez a feladat, egy folytonosan változó tömegnél nincs sok esélye a tömegnövekménynek csak együtt mozogni az eredeti tömeggel, akár az F=ma-val, vagy az $F=\frac{dp}{dt}$ -vel számolunk. Mivel nem tudjuk, hogy honnan jön a plusz tömeg, ezért nem tudhatjuk, hogy melyiket kell alkalmazni. Persze a feladat elég egyszerűnek minősülne, ha az F=ma-t kellene alkalmazni, így lehet sejteni, hogy a másikra van szükség, de akkor sem megalapozott, hogy az a helyes.

[1019] Willy	2009-11-08 00:33:39
Azon gondolkoztál, hogy mi van, ha $\tau$ nagy?
Előzmény: [1018] Alma, 2009-11-06 02:23:23

[1018] Alma

2009-11-06 02:23:23

Ennek a feldatnak a megoldását pont megírtam tex-ben, úgyhogy feltöltöm. Lehet, hogy valamit nagyon elnéztem, mert nekem gyanúsan egyszerűnek tűnik (nem nagyképűségből mondom, hanem a többi feladathoz képest).

Írjuk fel a test mozgásegyenletét!

$\frac{d}{dt}\left(m(t)v(t)\right)=-m(t)g$

Behelyettesítve a feladat által megadott tömeg(idő) függvényt, a következő egyenlethez jutunk:

$\frac{d}{dt}\left(m_0e^{\frac{t}{\tau}}v(t)\right)=-m_0e^{\frac{t}{\tau}}g$

Elvégezve a deriválást és az egyszerűsítéseket:

$a=-\left(\frac{v}{\tau}+g\right),$

ahol $a=\frac{dv}{dt}$ a test sebessége. Ez a sebességre nézve egy lineáris elsőrendű differenciálegyenlet. Szeparálva a változókat:

$-\frac{dv}{\left(\frac{v}{\tau}+g\right)}=dt.$

Mindkét oldalt határozottan integrálva a fellövés pillanatától t idővel későbbig:

$\tau ln\left(\frac{v_0+g\tau}{v+g\tau}\right)=t.$

Ebből kifejezve a sebességet a felhajítástól eltelt idő függvényében:

$v=(v_0+g\tau)e^{-\frac{t}{\tau}}-g\tau=\left(2e^{-\frac{t}{\tau}}-1\right)g\tau,$

felhasználva, hogy v₀=g $\tau$ a feladat szövege szerint. A test akkor van pályájának tetőpontján, amikor sebessége zérussá válik. Ezt a következőképp írhatjuk fel egyenlettel:

$v=\left(2e^{-\frac{t_{max}}{\tau}}-1\right)g\tau=0,$

ami akkor teljesül, ha t_max=ln2 $\tau$ . Így a test t_max=ln2 $\tau$ idő múlva jut pályájának tetőpontjára. Ekkor a test tömege a megadott képlet alapján

$m_1=m_0e^{\frac{t_{max}}{\tau}}=2m_0$

[1017] Geg

2009-11-05 13:59:25

Igen, szerintem is kell az a minusz elojel.

Ha pedig lefele dobjuk. akkor a megadott kezdeti feltetelt kielegito megoldas v=g $\tau$ , vagyis a sebesseg konstans.

Előzmény: [1016] SmallPotato, 2009-11-05 12:47:53

[1016] SmallPotato	2009-11-05 12:47:53
Hm. Lehet, hogy a levezetés a (kezdeti) sebesség és a nehézségi gyorsulás ellentétes irányán bukik meg. Eszerint g előjelét végig ellentétesre kéne cserélni. De akkor is felmerül a kérdés: lefelé (azaz v₀ és g egyező iránya esetén) el se lehet hajítani a testet? :-)
Előzmény: [1014] SmallPotato, 2009-11-05 09:13:17

[1015] SmallPotato

2009-11-05 09:19:04

Persze, hogy eltoltam, bocsánat:

$t=-\tau ln (g-\frac v \tau)+lnC$ alapján

$t= ln \frac {C}{(g-\frac v \tau)^\tau }$ , de ez a v=v₀=g $\tau$ esetén 0-vá váló nevező problémáján nem változtat.

Előzmény: [1014] SmallPotato, 2009-11-05 09:13:17

[1014] SmallPotato

2009-11-05 09:13:17

A Newton-törvény $F=\frac {d(mv)}{dt}$ alakjából, a szorzás differenciálási szabályát alkalmazva

$v \frac{dm}{dt}+m \frac{dv}{dt}=mg$ , azaz

$v\frac 1 \tau m_0 e^{\frac t \tau} + m_0 e^{\frac t \tau}\frac{dv}{dt}=m_0 e^{\frac t \tau}g$ , ahonnan (mivel $m_0 e^{\frac t \tau}$ nem lehet 0) kapjuk

$v\frac 1 \tau + \frac{dv}{dt}=g$ , azaz

$dv=(g-\frac v \tau)dt$ , vagy az integrálhatóság végett átrendezve

$dt=\frac {dv} {g-\frac v \tau}$ .

Ennek megoldása

$t=\int\frac {dv} {g-\frac v \tau}$ , azaz

$t=-\tau ln (g-\frac v \tau)+lnC$ , vagyis

$t= ln \frac {C}{\tau (g-\frac v \tau)}=ln \frac {C}{g \tau-v}$ .

Ha mármost C meghatározásához a kezdeti feltételt beírjuk:

$0=ln \frac {C}{g \tau-v_0}=ln \frac {C}{g \tau-g \tau}=ln \frac C 0$ , ahol is elakadtam rendesen.

Mondhatnánk, hogy 0 logaritmusa 1-nek van, tehát némi határérték-belemagyarázással C=0 lehetne, csakhogy ez a visszahelyettesítésnél ismét nem értelmezhető eredményhez (ln0) vezet.

Valahol biztosan rosszul látok valamit - de nem tudom, hol.

Előzmény: [1013] Lóczi Lajos, 2009-11-05 00:48:51

[1013] Lóczi Lajos	2009-11-05 00:48:51
Be tudnád írni a számolási részleteket?
Előzmény: [1012] SmallPotato, 2009-11-05 00:14:44

[1012] SmallPotato

2009-11-05 00:14:44

Tényleg szokatlan volt a változó tömeg ... pedig valóban csak vissza kellett volna nyúlni az eredeti Newton-törvényhez.

Tartok tőle, hogy ennek alapján magam is eljutottam az általad írt "csavar"ig ... legalábbis az integrálási konstans meghatározásába beletörött a bicskám. A szomorú az, hogy a szemlélet alapján nem látom a kiutat - a kezdeti feltétel nem abszurd, tehát megoldásnak igenis lennie kell, akkor is, ha nem látom.

Előzmény: [1011] Geg, 2009-11-04 22:59:08

[1011] Geg

2009-11-04 22:59:08

A feladatban Newton torvenyet kell alkalmazni: a testre hato ero megegyezik az idoegysegre juto impulzusvaltozassal. Tekintettel arra, hogy a tomeg nem allando, ezert a kozvetett fuggveny derivalasi szabalya alapjan lesz egy, a sebesseggel aranyos, a tomegvaltozas utemehez kapcsolodo tag is a szokasos m*a mellett. Az igy adodo differencialegyenletet kell megoldani a sebesseg-ido fuggvenyre.

Erdemes kicsit utanaszamolni. En most megtettem, es ha nem rontottam el, ezutan jon csak a csavar a feladatban.

Előzmény: [1010] SmallPotato, 2009-11-04 22:33:54

[1010] SmallPotato	2009-11-04 22:33:54
Nem relativisztikus tömegnövekedésről van szó. A feladat, amint azt Higgs a 997. hsz-ban megírta, itt található, az 5-ös számú.
Előzmény: [1009] Ergon, 2009-11-04 21:59:30

[1009] Ergon	2009-11-04 21:59:30
Ha feldobjuk a testet, akkor -mivel sebességre tesz szert-, már nem a nyugalmi tömeg lesz a tömege, hanem egy másik, annál nagyobb tömeg. Nem?

[1008] Higgs	2009-11-04 12:53:18
Egyik hozzászólásomba oda írtam a feladat címét, és ott sincs megadva, hogy honnan jön a tömeg.

[1007] bily71

2009-11-04 09:27:54

Valóban, ha nem zárt a rendszer az energiamegmaradás szempontjából, akkor nem módosul a pálya.

De ezt hogy képzeljül el? Fellövünk egy rakétát, és út közben, egy másik rakétáról, mondjuk zsákokat pakolunk rá? Ha a találkozás pillanatában egyforma sebességű a zsák, és a rakéta, akkor nem változik a pálya.

Én azon az eseten gondolkoztam el, amikor a tömeg csak az összenergia rovására nőhet, és ebben az esetben a pálya módosul, hasonlóan, mint az elektron pályája is módosul a részecske gyorsítóban a relatív tömegnövekedés miatt, és nem gyorsulhat fel a "klasszikus" sebességre.

Előzmény: [1005] SmallPotato, 2009-11-03 21:30:08

[1006] Sirpi

2009-11-04 08:52:37

Szerintem is azon múlik, hogy honnan jön a plusz tömeg. Ha feltételezzük, hogy a testre rárakódó tömeg rögtön "fel van gyorsítva", azaz a megnövekedett rész is felveszi a test pillanatnyi sebességét, akkor ez a plusz tömeg nyilván nem fogja befolyásolni a test pályáját. Ha viszont a plusz tömeg nyugalmi állapotban kerül rá a testre, akkor az a sebességet csökkenteni fogja.

Az igazi gond az a feladattal, hogy ilyen váratlan tömegnövekedés nem nagyon szokott előfordulni a valóságban, ezért nehéz megfogni a dolgot.

Előzmény: [1005] SmallPotato, 2009-11-03 21:30:08

[1005] SmallPotato

2009-11-03 21:30:08

Számomra is ez tűnik teljesen kézenfekvőnek. Mégis aggályaim vannak. Ha a test tömege nő (és ez nincs befolyással a sebességviszonyokra és a pályára), akkor mozgási és helyzeti energiája egyaránt nő az eredeti tömegű állapothoz képest. Honnan származik ez az energiatöbblet?

(Bár, gyanítom, ez épp azzal a kérdéssel azonos, hogy "honnan származik a tömegnövekedés?" Végülis, ha a tömeg növekedését fedezi valami, akkor energiamegmaradás szempontjából sem zárt a rendszer.)

Előzmény: [1004] Higgs, 2009-11-03 21:05:50

[1004] Higgs	2009-11-03 21:05:50
Függőlegesen feldobott tömegpont pályája, csak a kezdősebességtől, és a rá ható gravitációs gyorsulástól függ. Ha a tömege folyamatosan nő, azzal egyenes arányban nő a rá ható gravitációs erő, vagyis a rá ható gravitációs gyorsulás állandó. Tehát a 2 eset leírása azonos. Ez jutott eszembe, bár lehet rossz.

[1003] jonas

2009-11-03 20:28:41

Elrontottam, helyesen

$\binom{n}{0} - \binom{n}{1} + \binom{n}{2} - \dots + (-1)^{m-1} \binom{n}{m-1} = (-1)^{m-1} \binom{n-1}{m-1}$

(Ez lényegében az (5.16)-os képlet a Konkrét Matematikában.)

Előzmény: [1001] jonas, 2009-11-03 15:10:25

[1002] bily71

2009-11-03 17:59:11

Ez igaz, nem vettem figyelembe, hogy nem zárt rendszerről van szó.

A függőlegesen felfelé dobott test mozgási energiája folyamatosan átalakul helyzeti energiává, tehát lassul a test.

Amikor elengedjük a testet, már nem végzünk munkát rajta, tehát van egy kezdeti mozgási energiája: $E=\frac12mv^2$ , ami állandó, ha nem hat rá erő, és függ a tömegtől, ha nő a tömeg, akkor lassul a test.

Tehát a testet egyszer lassítja g, a gravitációs gyorsulás, (lassulás), mely független a test tömegétől, másodszor lassulnia kell a tömegnövekedés miatt, tehát a lassulás nagyobb mértékű, mint, ha csak a gravitációból adódna.

De ha nem jól tudom, nyugodtan javítsatok ki, nem akarok senkit félrevezetni.

De mitől nő a tömeg?

Előzmény: [999] SmallPotato, 2009-11-03 14:48:05

[1001] jonas

2009-11-03 15:10:25

Aha, most már értem: az alternáló összeget lehet egyszerűsíteni.

$\binom{n}{0} - \binom{n}{1} + \binom{n}{2} - \dots + (-1)^{m-1} \binom{n}{m-1} = (-1)^{m-1} \binom{n-1}{m}$

Előzmény: [993] gabor7987, 2009-10-31 22:01:49

[1000] jonas	2009-11-03 14:58:11
Szép feladat. Nem látom, hogyan kéne hozzáfogni.
Előzmény: [993] gabor7987, 2009-10-31 22:01:49

[999] SmallPotato	2009-11-03 14:48:05
Az impulzusmegmaradásnak feltételei vannak (elsősorban a zárt rendszer), amelyek itt nem teljesülnek. Gondolj bele: a nehézségi erőnek kitett test állandó tömeg esetén folyamatosan gyorsul, tehát már ekkor is v₁ $\neq$ v₂, azaz mv₁ $\neq$ mv₂.
Előzmény: [998] bily71, 2009-11-03 11:47:30

[998] bily71	2009-11-03 11:47:30
Az impulzus megmaradás tétele szerint $\sum_i{I_i}=c.$ , azaz állandó, és mivel egy testünk van, ezért m₁v₁=m₂v₂. Ezek szerint, ha nő a tömeg csökken a sebesség, tehát befolyásolja a mozgást. De mitől nő a tömeg?
Előzmény: [996] HoA, 2009-11-03 11:10:31

[997] Higgs	2009-11-03 11:43:33
Mivel a verseny véget ért, már nyugodtan kérdezhetem:D http://ortvay.mafihe.hu/2009/H09.pdf linken található az 5. feladat!

[996] HoA	2009-11-03 11:10:31
A súlyos és a tehetetlen tömeg egyenlősége miatt nem kell, hogy befolyásolja. Persze kérdés, hogyan képzeljük a folyamatos tömegnövekedést. Mi az oka?
Előzmény: [995] Higgs, 2009-11-02 21:54:04

Már regisztráltál?
Új vendég vagy?