tijdsduur

Moderator: Rhiannon

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 4.590

tijdsduur

tijdsduur.png
tijdsduur.png (13.18 KiB) 717 keer bekeken
koordlengte = h
koord en katrol zijn massaloos; het gehele systeem is wrijvingsloos
Het systeem is initieel in rust.
m1> m2
Op t=0 worden de massa’s losgelaten (g=10m/s2)
Op welk tijdstip t=f(M,m1,m2,h,g,α) is de afstand tussen m1 en m2 minimaal.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.406

Re: tijdsduur

foute poging

Gebruikersavatar
Berichten: 2.406

Re: tijdsduur

$$t=2 \sqrt{\frac{h \left(M m_{1} \sin^{2}{\left(\alpha \right)} + M m_{1} \cos^{2}{\left(\alpha \right)} + M m_{2} + m_{1}^{2} \sin^{2}{\left(\alpha \right)} + m_{1} m_{2} \sin^{2}{\left(\alpha \right)} + m_{1} m_{2} \cos^{2}{\left(\alpha \right)} + m_{1} m_{2} + m_{2}^{2}\right) \sin{\left(\alpha \right)}}{g \left(m_{1} \sin{\left(\alpha \right)} - m_{2}\right) \left(M + m_{1} + m_{2}\right) \left(\sin^{2}{\left(\alpha \right)} + \cos^{2}{\left(\alpha \right)} + 1\right)}}$$

Gelukkig niet met de hand gedaan maar volledig symbolisch opgelost met Lagrange in Python.
Nu hopen dat er geen rekenfout inzit. 8-)

Gebruikersavatar
Berichten: 4.590

Re: tijdsduur

Beide expressies geven verschillende resultaten.
tijdstip.png
tijdstip.png (3.39 KiB) 555 keer bekeken
Wel hebben we dezelfde noemer.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.406

Re: tijdsduur

Ik zie nu pas dat SymPy de grondformule niet heeft toegepast. Vermoedelijk had ik nog simplify of zo moeten oproepen, Op zich geen fout, maar ik zal vanavond nog eens kijken naar echte fouten. Onze uitkomsten lijken wel op elkaar.

Heb je bvb ook de positie van m2 in functie van de tijd uitgerekend om te kunnen vergelijken? Of een ander tussenresultaat?

Gebruikersavatar
Berichten: 4.590

Re: tijdsduur

6 vergelijkingen.
tijdsduur.png

Gebruikersavatar
Berichten: 2.406

Re: tijdsduur

Ik heb een heel andere insteek met Lagrange die ook moet kloppen. Kans is echter groot dat er in mijn berekeningen onzorgvuldigheden zitten. Ik moet het herbekijken.

Jouw eerste 6 vergelijkingen lijken mij op het eerste gezicht juist te zijn. Uit de laatste vergelijking concludeer ik dat de twee massa's het dichtst bij elkaar zijn als m2 zich op h/2 bevindt als ik even uit het hoofd reken.

Gebruikersavatar
Berichten: 4.590

Re: tijdsduur

Ja, kortste afstand als m1 en m2 een gelijkbenige driehoek vormen.
Syt=h/2=1/2a2yt2
kortste afstand.png
kortste afstand.png (13.88 KiB) 485 keer bekeken
t2=h/a2y

Gebruikersavatar
Berichten: 4.590

Re: tijdsduur

dit zijn de gesimplificeerde variabeleexpressies.
Maple Simplified expressions.png

Gebruikersavatar
Berichten: 2.406

Re: tijdsduur

Ik heb nu exact dezelfde oplossing als ukster met Lagrange, dus dan zullen we het allebei wel juist hebben. Ik was gewoon vergeten te delen door 2 in de formule voor de kinetische energie.

Dit is dan de indrukwekkende Lagrangiaan met y(t) de hoogte van \(m_2\)

$$L=- \frac{1.0 M m_{1}^{2} \cos^{2}{\left(\alpha \right)} \frac{d^{2}}{d t^{2}} y{\left(t \right)}}{\left(M + m_{1} + m_{2}\right)^{2}} - g \left(- m_{1} \sin{\left(\alpha \right)} + m_{2}\right) - 0.5 m_{1} \left(\left(\frac{2 m_{1} \cos{\left(\alpha \right)}}{M + m_{1} + m_{2}} - 2 \cos{\left(\alpha \right)}\right) \left(\frac{m_{1} \cos{\left(\alpha \right)} \frac{d^{2}}{d t^{2}} y{\left(t \right)}}{M + m_{1} + m_{2}} - \cos{\left(\alpha \right)} \frac{d^{2}}{d t^{2}} y{\left(t \right)}\right) + 2 \sin^{2}{\left(\alpha \right)} \frac{d^{2}}{d t^{2}} y{\left(t \right)}\right) - 0.5 m_{2} \cdot \left(\frac{2 m_{1}^{2} \cos^{2}{\left(\alpha \right)} \frac{d^{2}}{d t^{2}} y{\left(t \right)}}{\left(M + m_{1} + m_{2}\right)^{2}} + 2 \frac{d^{2}}{d t^{2}} y{\left(t \right)}\right)$$


Code: Selecteer alles

from sympy import *
alpha, t, g, m1, m2, M, h = symbols('alpha t g m1 m2 M h')
x, y, ym2, xm1,xm2 = symbols('x y, ym2, xm1, ym1', cls=Function)
x = x(t)
y = y(t)
xm1 = xm1(t)
xm2 = xm2(t)

dydt = diff(y,t)
dxdt=(m1*cos(alpha))*dydt/(m1+m2+M)

T=0.5*(m1*((-dydt*cos(alpha) + dxdt)**2+(dydt*sin(alpha))**2))+0.5*m2*(dxdt**2+dydt**2)+0.5*M*dxdt**2
V=(m2*y+m1*(h-y*sin(alpha)))*g
L=T-V

LE1 = diff(L, y) - diff(diff(L,dydt), t)
sol=dsolve(LE1, y, ics={y.subs(t,0): 0, y.diff(t).subs(t, 0):0})

ym2=simplify(sol.rhs)
xm1 = -ym2*cos(alpha)
ym1 = h-ym2*sin(alpha)

afstand2 = xm1**2+ym1**2+ym2**2
dafstand2dt=afstand2.diff(t)

sol=solve(dafstand2dt,t)
oplossing=simplify(sol[2])
oplossing

Reageer