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[quote="Rmn"][quote="Ricky"]muss ich in die Gleichung jetzt für [latex]s(t)[/latex] [latex]x(t)[/latex] einsetzen....? ?([/quote] Das macht sowie physikalisch als auch mathematisch so wenig Sinn, dass ich glaube, dass du ratest, ohne überhaupt drüber nachzudenken. Ich poste dir trotzdem eine Lösung. Man muss folgendes Gleichungssystem lösen: [latex]\ddot y(t) = \frac{eB_z}{m} \dot z(t)[/latex] [latex]\ddot z(t) =- \frac{eB_z}{m} \dot y(t)[/latex] Hier kann man sich zwei Sachen überlegen: 1) Fasse alle Konstanten zusammen, damit sie nicht verwirren und nicht zu weiteren Fehlerquellen werden. [latex]\omega := \frac{eB_z}{m}[/latex] 2) Diese Gleichungen haben kein y(t) und auch kein z(t) Term. Man kann essich einfacher machen gleich mit Geschwindigkeiten Rechnen: [latex]v_y(t)=\dot y(t)[/latex] [latex]v_z(t)=\dot z(t)[/latex] dementsprechend auch [latex]\dot v_y(t)=\ddot y(t)[/latex] [latex]\dot v_z(t)=\ddot z(t)[/latex] Setzen man das ganze nun ein, dann erhält man: [latex]\dot v_y(t) = \omega v_z(t)[/latex] [latex]\dot v_z(t) =- \omega v_y(t)[/latex] Das muss man nun lösen. Die einfachste Methode ist eliminieren von Variablen, wie man es bei gewöhnlichen Gleichungssystemen macht. Löse erste Gleichung nach [latex]v_z(t)[/latex] [latex]v_z(t) = \dot v_y(t)/\omega[/latex] und setze in die zweite Gleichung ein [latex]\ddot v_y(t)/\omega=-\omega v_y(t)[/latex] umgeformt [latex]\ddot v_y(t)+\omega^2 v_y(t)=0[/latex] Man sucht also eine Funktion die, zwei man abgeleitet, sich selbst wiedergibt. Solche Funktionen sind Sinus und Cosinus. Merk dir das. [latex]\ddot v_y(t)+\omega^2 v_y(t)=0[/latex] [latex]v_y(t) = A \sin(\omega t) + B \cos(\omega t)[/latex] jetzt muss man noch[latex] v_z(t)[/latex] bestimmen. Aus [latex]v_z(t) = \dot v_y(t)/\omega[/latex] kann man [latex]v_z(t)[/latex] bestimmen, wenn man [latex]\dot v_y(t)[/latex] ausrechnet. [latex]v_z(t) = \dot v_y(t)/\omega = \frac 1\omega \frac {d}{dt}(A \sin(\omega t) + B \cos(\omega t))= A \cos(\omega t) - B \sin(\omega t)[/latex] Somit haben wir komplette Lösung für die Geschwindigkeiten: [latex]v_y(t) = A \sin(\omega t) + B \cos(\omega t)[/latex] [latex]v_z(t) = A \cos(\omega t) - B \sin(\omega t)[/latex] es bleibt die Konstanten A und B zu bestimmen. Dafür setzen wir t=0 [latex]v_{0,y}:= v_y(0) = B[/latex] [latex]v_{0, z}:= v_z(0) = A [/latex] somit [latex]v_y(t) = v_{0, z} \sin(\omega t) + v_{0,y} \cos(\omega t)[/latex] [latex]v_z(t) = v_{0, z} \cos(\omega t) - v_{0,y} \sin(\omega t)[/latex] Durch integrieren bestimmen wir nun y(t) und z(t) [latex]y(t) =- \frac{v_{0, z}}{\omega} \cos(\omega t) + \frac{v_{0,y}}{\omega} \sin(\omega t)+C_3[/latex] [latex]z(t) = \frac{v_{0, z}}{\omega} \sin(\omega t) + \frac{v_{0,y} }{\omega}\cos(\omega t)+C_4[/latex] Es bleibt die Kosntanten C3 und C4 zu eliminieren, indem wir, wie immer t=0 einsetzen. [latex]y_0:=y(0) =- \frac{v_{0, z}}{\omega} + C_3[/latex] [latex]z_0:=z(0) = \frac{v_{0,y} }{\omega}+C_4[/latex] und damit [latex]C_3= y_0 + \frac{v_{0, z}}{\omega}[/latex] [latex]C_4 = z_0 - \frac{v_{0,y} }{\omega}[/latex] Erinnern wir uns nochmal an die x(t) Lösung [latex]x(t) = v_{0,x}t+x_0[/latex] dann folgt das Endergebnis [latex]x(t) = v_{0,x}t+x_0[/latex] [latex]y(t) =- \frac{v_{0, z}}{\omega} (\cos(\omega t)+1) + \frac{v_{0,y}}{\omega} \sin(\omega t)+y_0[/latex] [latex]z(t) = \frac{v_{0, z}}{\omega} \sin(\omega t) + \frac{v_{0,y} }{\omega}(\cos(\omega t)-1)+z_0[/latex] Prüf jeden Schritt nach, ob ich mich nicht irgendwo vertippt habe. Die Bedeutung der Lösung kann du sehen, wenn du Teil b) deiner Ausgabe machst.[/quote]
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Rmn
Verfasst am: 10. Mai 2011 20:43
Titel:
Ja, das sollte mit x sein.
Ricky
Verfasst am: 10. Mai 2011 20:04
Titel:
vielen lieben Dank zunächst.
Aber eines verstehe ich nicht. Wieso hast du geschrieben :
müsste es nicht heissen :
Rmn
Verfasst am: 10. Mai 2011 14:27
Titel:
Ricky hat Folgendes geschrieben:
muss ich in die Gleichung jetzt für
einsetzen....?
Das macht sowie physikalisch als auch mathematisch so wenig Sinn, dass ich glaube, dass du ratest, ohne überhaupt drüber nachzudenken.
Ich poste dir trotzdem eine Lösung.
Man muss folgendes Gleichungssystem lösen:
Hier kann man sich zwei Sachen überlegen:
1) Fasse alle Konstanten zusammen, damit sie nicht verwirren und nicht zu weiteren Fehlerquellen werden.
2) Diese Gleichungen haben kein y(t) und auch kein z(t) Term. Man kann essich einfacher machen gleich mit Geschwindigkeiten Rechnen:
dementsprechend auch
Setzen man das ganze nun ein, dann erhält man:
Das muss man nun lösen.
Die einfachste Methode ist eliminieren von Variablen, wie man es bei gewöhnlichen Gleichungssystemen macht.
Löse erste Gleichung nach
und setze in die zweite Gleichung ein
umgeformt
Man sucht also eine Funktion die, zwei man abgeleitet, sich selbst wiedergibt. Solche Funktionen sind Sinus und Cosinus. Merk dir das.
jetzt muss man noch
bestimmen.
Aus
kann man
bestimmen, wenn man
ausrechnet.
Somit haben wir komplette Lösung für die Geschwindigkeiten:
es bleibt die Konstanten A und B zu bestimmen. Dafür setzen wir t=0
somit
Durch integrieren bestimmen wir nun y(t) und z(t)
Es bleibt die Kosntanten C3 und C4 zu eliminieren, indem wir, wie immer t=0 einsetzen.
und damit
Erinnern wir uns nochmal an die x(t) Lösung
dann folgt das Endergebnis
Prüf jeden Schritt nach, ob ich mich nicht irgendwo vertippt habe. Die Bedeutung der Lösung kann du sehen, wenn du Teil b) deiner Ausgabe machst.
Ricky
Verfasst am: 10. Mai 2011 11:17
Titel:
muss ich in die Gleichung jetzt für
einsetzen....?
pressure
Verfasst am: 09. Mai 2011 22:27
Titel:
Ja, das ist meist die erste Differentialgleichung, die man z.B. in der Schule im Physik-Unterricht löst.
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 21:44
Titel:
Ist die Lösung wirklich so offensichtlich...
pressure
Verfasst am: 09. Mai 2011 20:16
Titel:
Würde die eher einen Exponentialansatz raten, oder einfach nochmal hinsehen und die Lösung erraten.
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 20:13
Titel:
muss man die gleichung vielleicht mit seperation der variablen lösen...
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 18:44
Titel:
Ja, das weiss ich. Das Problem ist nur, dass ich wirklich nicht weiter
weiss und total aufm schlauch stehe...
pressure
Verfasst am: 09. Mai 2011 18:13
Titel:
Du hast eine relativ einfache Differentialgleichung zu lösen, die du mit Sicherheit schon kennst.
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 18:04
Titel:
ich weiss wirklich nicht, wie ich weiter vorgehen muss...
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 17:36
Titel:
hallo...
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 12:22
Titel:
Ok, bis hierher habe ich es verstanden.
Vielen Dank! Aber ich weiss nicht, wie ich
nun weiter rechnen muss, um y und z
zu erhalten...
Rmn
Verfasst am: 09. Mai 2011 12:06
Titel:
Ricky hat Folgendes geschrieben:
Ok. Also wenn ich die erste Gleichung für x dann zweimal integriere,
bekomme ich doch für x einfach :
oder...?
Du darfst nicht ein C für zwei verscheidene konstanten verwenden. Außerdem, was soll hier F(x) heißen?
integriert ergibt:
Setze t=0, dann
Also
Nun nochmal integriert:
setze wieder t=0 ein:
damit hat man endergebnis für x(t) Koordinate.
Ricky hat Folgendes geschrieben:
Und dann leite ich die zweite gleichung für
nach
der Zeit ab. Das wäre doch dann :
und umgestellt wäre das dann :
und nun muss ich das in die zweite gleichung einsetzten...
Leite BEIDE Seiten nach t ab:
wir haben aber noch diese Gleichung übrig:
Wir setzen sie in die obige Gleichung ein und erhalten:
Setze noch
dann hast du
Diese Art von Gleichungen muss du noch aus der Schule kennen.
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 11:34
Titel:
Ok. Also wenn ich die erste Gleichung für x dann zweimal integriere,
bekomme ich doch für x einfach :
oder...?
Und dann leite ich die zweite gleichung für
nach
der Zeit ab. Das wäre doch dann :
und umgestellt wäre das dann :
und nun muss ich das in die zweite gleichung einsetzten...
Rmn
Verfasst am: 09. Mai 2011 11:17
Titel:
Ricky hat Folgendes geschrieben:
Du hast hier ein Gleichungssystem, was du lösen musst.
1) Die erste Gleichtung ist entkoppelt und kann unabhängig von anderen integriert werden. Durch zweimaliges integrieren, erhälst du x(t).
2) Fasse konstanten zusammen
, damit hast du für 2. und 3. Gleichung
Leite erste Gleichung nach der Zeit ab und setze anschließend zweite Gleichung in die abgeleitete erste Gleichung ein. Damit erhälst du eine DGL, die du lösen kannst, um y(t) zu gewinnen.
3) Setze nun aus 2) gewonnene y(t) in die 3. Gleichung ein und löse diese, um z(t) zu gewinnen.
Sori
Verfasst am: 09. Mai 2011 10:56
Titel:
Steht noch Genaueres zu der Aufgabe? Zu welchem Themenschwerpunkt gehört sie?
Geht es um Elektronen, die sich in homogenen Magnetfeldern innerhalb eines Fadenstrahlrohrs bewegen?
Wenn ja, dann wirkt die Lorentzkraft wie die Zentripetalkraft auf die Elektronen.
Fz=FL
<=> mv = qrB
<=> r = (mv)/(qB)
Die Ablenkung kann man anhand des Vorzeichens der Ladung bestimmen...
q = (mv)/(rB)
HTH
Sori
EDIT:
Ich kenne mich mit Vektorschreibweise hinsichtlich Physik nicht so hervorragend aus,
ich sollte vlt aber dennoch erwähnen, dass:
(m(v^2))/e((vektor v) x ( vektor B)) gilt.
(x entspricht hier dem Zeichen für Kreuzprodukt)
Die Zentripetalkraft lässt sich zudem so beschreiben:
vektorFz = -m*(Winkelgeschwindigkeit^2)*(vektor r)
Demnach könnte gelten:
(m(v^2))/e((vektor v) x ( vektor B)) = vektor r
Überall wo nicht Vektor steht, würd ich jetzt die Länge berechnen.. :o
Bei Bedarf könnt' ich das nochmal mit dem Formeleditor eintippen.
EDITEDIT:
Jaja... ich sehe es grad, im Prinzip das gleiche geschrieben
Wieso rechnest du das denn nicht einfach mit den Werten aus? =)
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 09:39
Titel:
also folgendes habe ich zum Aufgabenteil a) schon selber machen
können :
Gegeben ist ja :
und
Gesucht ist :
Somit folgt :
da
folgt :
so und dann folgt doch :
so und weiter weiss ich nun nicht mehr...kann mir jemand von euch
da vielleicht weiter helfen...?
Ricky
Verfasst am: 09. Mai 2011 09:38
Titel: Lorentzkraft - Elektron im homogenen Magnetfeld
Hallo zusammen,
bei folgender Aufgabe habe ich Probleme... :