Differentiaaliyhtälö

jsergiqoveprnlk

Kahdella autolla, massoiltaan m ja 2m, kiihdytetään matka s. Kumpaakin autoa kiihdyttää sama voima F. Kummalla autolla on lopussa suurempi liike-energia ja kumpi on ennemmin matkan s päässä?

11

70

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • IisakkiNewton

      Sama liike-energia, kevyempi ennen.

    • martta00

      Vakiovoima F tekee työtä matkan s verran eli määrän W = Fs, joka on lopuksi auton liike-energiaa. Molemmilla autoilla on siis lopussa sama liike-energia.

      Liikeyhtälöt: v = at ja s = ½at^2. Näistä saadaan pienen pyörittelyn jälkeen autolle 1 (massa m) aika t1 = sqrt(2ms/F) ja autolle 2 (massa 2m) aika t2 = sqrt(4ms/F). Näin ollen t1 < t2 eli auto 1 on ennemmin perillä.

      • noinkohan

        Eipä välttämättä noin. Voihan olla, ettei auto ole hinauksessa, vaan sitä ajetaan. Tällöin kiihdyttävä voima kohdistuu tienpinnasta renkaan kosketuspintaan, eikä kyseinen renkaan pinta liiku. Siksi kyseinen voima ei tee työtä, eli tiestä ei siirry energiaa renkaaseen.
        Toisekseen, autoon voi kohdistua muitakin voimia, kuin tienpinnasta renkaan kosketuspintaan voima F. Esim ilmanvastus. Sen seurauksena liike-energian määrä jää laskemaasi pienemmäksi molemmilla autoilla, ja suurempimassaisella autolla olisi suurempi liike-energia, koska ilmanvastus tekee sille pienemmästä vauhdista johtuen vähemmän negatiivista työtä samalla matkalla. Jos kuitenkin huomioidaan vierintävastus, niin se hukkaa suurempimassaisen auton energiaa enemmän samalla matkalla, joten se luultavasti kääntää tilanteen päinvastaiseksi realistisilla lukuarvoilla, eli suurempimassaisella on vähemmän liike-energiaa saman matkan s kuljettuaan. Tn sille että liike-energiat ovat samat on käytännössä tasan nolla.

        Jos vierintävastusta ei huomioida ja F on autoon liikkeen suunnassa vaikuttavien voimien resultantti (eikä yksittäinen kiihdyttävä voima) ja autoa hinataan olet täysin oikeassa!


      • aeija
        noinkohan kirjoitti:

        Eipä välttämättä noin. Voihan olla, ettei auto ole hinauksessa, vaan sitä ajetaan. Tällöin kiihdyttävä voima kohdistuu tienpinnasta renkaan kosketuspintaan, eikä kyseinen renkaan pinta liiku. Siksi kyseinen voima ei tee työtä, eli tiestä ei siirry energiaa renkaaseen.
        Toisekseen, autoon voi kohdistua muitakin voimia, kuin tienpinnasta renkaan kosketuspintaan voima F. Esim ilmanvastus. Sen seurauksena liike-energian määrä jää laskemaasi pienemmäksi molemmilla autoilla, ja suurempimassaisella autolla olisi suurempi liike-energia, koska ilmanvastus tekee sille pienemmästä vauhdista johtuen vähemmän negatiivista työtä samalla matkalla. Jos kuitenkin huomioidaan vierintävastus, niin se hukkaa suurempimassaisen auton energiaa enemmän samalla matkalla, joten se luultavasti kääntää tilanteen päinvastaiseksi realistisilla lukuarvoilla, eli suurempimassaisella on vähemmän liike-energiaa saman matkan s kuljettuaan. Tn sille että liike-energiat ovat samat on käytännössä tasan nolla.

        Jos vierintävastusta ei huomioida ja F on autoon liikkeen suunnassa vaikuttavien voimien resultantti (eikä yksittäinen kiihdyttävä voima) ja autoa hinataan olet täysin oikeassa!

        Vetovoimasta riippuu. Minä laitoin vetovoimaksi 4,1 kN , ja aika lähellä ovat toisinaan. Jos laittaa vetovoimaksi 2 kN, niin ovat hyvinkin kaukana, ja sitten taas rajanopeuksilla jo toiseen suuntaan hyvin kaukana.
        Laskin siis vakiovetovoimalla niin kuin puhe oli, vakioteholla saa laskea joku muu, helpompi se olisi, laskinhan silloin vuodenvaihteessa niitä Ladan pakonopeuksia. Kulunut aika jäisi varmaan kuitenkin laskemati.
        http://aijaa.com/WgPPaM


    • aeija
      • asdfasdfagts

        Kiitoksia aeijalle taas kerran asiallisesta vastauksesta.
        En ole vielä kovin pitkällä matematiikan opinnoissa joten voisitko hieman selventää muutavaa derivointiin ja integrointiin liittyvää kohtaa:

        Toisella rivillä olet kirjoittanut x''=dv/dt=dv/dx*dx/dt.

        Mistä tuonne tuo dx tulee ja mitä se oikein tarkoittaa käytännössä?


        Liike-energian laskemisen jälkeen kirjoitit

        dx/dt=sqrt(2Fx/m) --> dx/sqrt(sFx/m)=dt

        ja integroit, niin miten tuo käytännössä integroidaan? Integroitko kummankin puolen yhtälöstä? Miten integroidaan dt?

        Muuten ymmärränkin matemaattisen esityksen

        Terveisin toinen samankaltaista tehtävää ihmettelevä


      • aeija

        No, ensinnäkin jos et ole kovin pitkällä opinnoissa, niin differentiaaliyhtälöitä ei vielä kannata pähkäillä.
        Jos sen sijaan et ole vielä kovin pitkällä differentiaaliyhtälöiden opiskeluissa, niin tämä on ihan perusasioita ja perustuu derivoinnin ketjusääntöön (chain rule). Siitä on hyvin paljon selitystä netissä, mutta hyvin vaikeasti ymmärrettävää.
        En minäkään sitä ymmärrä, enkä varsinkaan osaa selittää, muuten kuin niin , että nämä ovat differentiaaleja, joita voidaan käsitellä kuin lukuja. Eli nyt a=dv/dt, eli lavennetaan osoittaja ja nimittäjä luvulla dx:
        x``=a=dv/dt => x``=dvdx/(dtdx)= (dx/dt)*(dv/dx)=v*(dv/dx), koska v=dx/dt

        Siinä integroidaan todellakin molemmat puolet erikseen omien muuttujiensa suhteen.

        dt on oikeastaan 1*dt, siinä dt ilmoittaa vaan että t:n suhteen integroidaan, ja tuon integraali t:n suhteen on t C, koska sen derivaatta on 1.


      • martta00
        aeija kirjoitti:

        No, ensinnäkin jos et ole kovin pitkällä opinnoissa, niin differentiaaliyhtälöitä ei vielä kannata pähkäillä.
        Jos sen sijaan et ole vielä kovin pitkällä differentiaaliyhtälöiden opiskeluissa, niin tämä on ihan perusasioita ja perustuu derivoinnin ketjusääntöön (chain rule). Siitä on hyvin paljon selitystä netissä, mutta hyvin vaikeasti ymmärrettävää.
        En minäkään sitä ymmärrä, enkä varsinkaan osaa selittää, muuten kuin niin , että nämä ovat differentiaaleja, joita voidaan käsitellä kuin lukuja. Eli nyt a=dv/dt, eli lavennetaan osoittaja ja nimittäjä luvulla dx:
        x``=a=dv/dt => x``=dvdx/(dtdx)= (dx/dt)*(dv/dx)=v*(dv/dx), koska v=dx/dt

        Siinä integroidaan todellakin molemmat puolet erikseen omien muuttujiensa suhteen.

        dt on oikeastaan 1*dt, siinä dt ilmoittaa vaan että t:n suhteen integroidaan, ja tuon integraali t:n suhteen on t C, koska sen derivaatta on 1.

        aeija kirjoitti:
        "Eli nyt a=dv/dt, eli lavennetaan osoittaja ja nimittäjä luvulla dx:
        x"=a=dv/dt => x"=dvdx/(dtdx)= (dx/dt)*(dv/dx)=v*(dv/dx), koska v=dx/dt"

        ei siinä oikeesti mitään lavenneta, vaan ketjusääntö tarkoittaa sitä, että koska nopeus v riippuu paikasta joka puolestaan riippuu ajasta eli v(x(t)), niin tämän derivaatta ajan suhteen eli kiihtyvyys a saadaan derivoimalla nopeus v ensin paikan x suhteen ja sitten tulos kerrotaan paikan derivaatalla ajan t suhteen eli (dv/dx)*(dx/dt)

        vaikka kaipa sinä sen tiesitkin...


      • aeija
        martta00 kirjoitti:

        aeija kirjoitti:
        "Eli nyt a=dv/dt, eli lavennetaan osoittaja ja nimittäjä luvulla dx:
        x"=a=dv/dt => x"=dvdx/(dtdx)= (dx/dt)*(dv/dx)=v*(dv/dx), koska v=dx/dt"

        ei siinä oikeesti mitään lavenneta, vaan ketjusääntö tarkoittaa sitä, että koska nopeus v riippuu paikasta joka puolestaan riippuu ajasta eli v(x(t)), niin tämän derivaatta ajan suhteen eli kiihtyvyys a saadaan derivoimalla nopeus v ensin paikan x suhteen ja sitten tulos kerrotaan paikan derivaatalla ajan t suhteen eli (dv/dx)*(dx/dt)

        vaikka kaipa sinä sen tiesitkin...

        Yksi kirja mulla on, mistä näitä kattelen, en minä itse mitään sävellä:
        http://aijaa.com/RPFCwz


    • käyrästöäkiitos

      - käyrät ja kurvit puuttuu ?

      • aeija

        Toi raskas Lada ei jaksa enää minkäänlaista ahretta, se on nääs täyteen ahrettu.
        (tamperelaisvitsi)


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Naiset miltä kiihottuminen teissä tuntuu

      Kun miehellä tulee seisokki ja ja sellainen kihmelöinti sinne niin mitä naisessa köy? :)
      Sinkut
      28
      1828
    2. Haistoin ensin tuoksusi

      Käännyin katsomaan oletko se todellakin sinä , otin askeleen taakse ja jähmetyin. Moikattiin naamat peruslukemilla. Tu
      Ikävä
      6
      1772
    3. Olet sä kyllä

      ihme nainen. Mikä on tuo sun viehätysvoiman salaisuus?
      Ikävä
      15
      1261
    4. Hiljaiset hyvästit?

      Vai mikä on :( oonko sanonut jotain vai mitä?
      Ikävä
      7
      1174
    5. Tähdet, tähdet -tippuja Kake Randelin tilittää avoimena: "Tämä on viihdyttämistä, eikä sitä..."

      ISO kiitos Kake lauluistasi!Nyt ei vaan studioyleisö lämmennyt. Olet legenda! Lue Kake Randelinin mietteet: https://w
      Tv-sarjat
      20
      1142
    6. Teuvo Hakkaraisesta tulee eurovaalien ääniharava

      Persuissa harmitellaan omaa tyhmyyttä
      Maailman menoa
      9
      1077
    7. Miksi kohtelit minua kuin tyhmää koiraa?

      Rakastin sinua mutta kohtelit huonosti. Tuntuu ala-arvoiselta. Miksi kuvittelin että joku kohtelisi minua reilusti. Hais
      Särkynyt sydän
      5
      1031
    8. Näkymätöntä porukkaa vai ei

      Mon asuu yksin. Mitas mieltä ootte ?
      Ikävä
      6
      1004
    9. Turha mun on yrittää saada yhteyttä

      Oot mikä oot ja se siitä
      Suhteet
      7
      995
    10. 10
      980
    Aihe