Eigenfrequenz einer Feder
About points...
We associate a certain number of points with each exercise.
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as points for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit the number of points for the exercise in the collection independently, without any effect on "points by default" as represented by the number here.
That being said... How many "default points" should you associate with an exercise upon creation?
As with difficulty, there is no straight forward and generally accepted way.
But as a guideline, we tend to give as many points by default as there are mathematical steps to do in the exercise.
Again, very vague... But the number should kind of represent the "work" required.
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as points for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit the number of points for the exercise in the collection independently, without any effect on "points by default" as represented by the number here.
That being said... How many "default points" should you associate with an exercise upon creation?
As with difficulty, there is no straight forward and generally accepted way.
But as a guideline, we tend to give as many points by default as there are mathematical steps to do in the exercise.
Again, very vague... But the number should kind of represent the "work" required.
About difficulty...
We associate a certain difficulty with each exercise.
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as difficulty for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit its difficulty in the collection independently, without any effect on the "difficulty by default" here.
Why we use chess pieces? Well... we like chess, we like playing around with \(\LaTeX\)-fonts, we wanted symbols that need less space than six stars in a table-column... But in your layouts, you are of course free to indicate the difficulty of the exercise the way you want.
That being said... How "difficult" is an exercise? It depends on many factors, like what was being taught etc.
In physics exercises, we try to follow this pattern:
Level 1 - One formula (one you would find in a reference book) is enough to solve the exercise. Example exercise
Level 2 - Two formulas are needed, it's possible to compute an "in-between" solution, i.e. no algebraic equation needed. Example exercise
Level 3 - "Chain-computations" like on level 2, but 3+ calculations. Still, no equations, i.e. you are not forced to solve it in an algebraic manner. Example exercise
Level 4 - Exercise needs to be solved by algebraic equations, not possible to calculate numerical "in-between" results. Example exercise
Level 5 -
Level 6 -
When you click an exercise into a collection, this number will be taken as difficulty for the exercise, kind of "by default".
But once the exercise is on the collection, you can edit its difficulty in the collection independently, without any effect on the "difficulty by default" here.
Why we use chess pieces? Well... we like chess, we like playing around with \(\LaTeX\)-fonts, we wanted symbols that need less space than six stars in a table-column... But in your layouts, you are of course free to indicate the difficulty of the exercise the way you want.
That being said... How "difficult" is an exercise? It depends on many factors, like what was being taught etc.
In physics exercises, we try to follow this pattern:
Level 1 - One formula (one you would find in a reference book) is enough to solve the exercise. Example exercise
Level 2 - Two formulas are needed, it's possible to compute an "in-between" solution, i.e. no algebraic equation needed. Example exercise
Level 3 - "Chain-computations" like on level 2, but 3+ calculations. Still, no equations, i.e. you are not forced to solve it in an algebraic manner. Example exercise
Level 4 - Exercise needs to be solved by algebraic equations, not possible to calculate numerical "in-between" results. Example exercise
Level 5 -
Level 6 -
Question
Solution
Short
Video
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Exercise:
An einer Feder der Masse m_F schwingt die Masse m. Berechne die Eigenfrequenz.
Solution:
Die gesamte kinetische Energie besteht aus jener des Körpers am Ende der Feder sowie jener der Feder. Dabei ist jedoch zu beachten dass sich nicht jeder infinitesimal kleine Teil der Feder gleich schnell bewegt. Viel mehr nimmt die Geschwindigkeit dieser Teilchen linear zu und zwar gilt dot xi fracxil dot x. Dabei ist dot x die Geschwindigkeit der Masse am Ende und dot xi die Geschwindigkeit des Federteilchens an der Stelle xi. Die Federlänge ist mit l bezeichnet. Damit kann die kinetische Energie wie folgt geschrieben werden: Ekin Ekin^M + Ekin^F frac mdot x^ + frac _^L mudotxi^ mboxdxi fracdot x leftm+fracmu Lright fracdot x leftm+fracm_Fright. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes gilt nun dass die kinetische Energie gleich der potentiellen der Feder ist: Ekin frac fx^ Es gilt nun: fracpartialpartial t Ekin fracpartialpartial t frac fx^ leftm+fracm_Fright ddot x + fx Daraus kann die Eigenfrequenz direkt abgelesen werden: f fracpi sqrtfracfm+fracm_F
An einer Feder der Masse m_F schwingt die Masse m. Berechne die Eigenfrequenz.
Solution:
Die gesamte kinetische Energie besteht aus jener des Körpers am Ende der Feder sowie jener der Feder. Dabei ist jedoch zu beachten dass sich nicht jeder infinitesimal kleine Teil der Feder gleich schnell bewegt. Viel mehr nimmt die Geschwindigkeit dieser Teilchen linear zu und zwar gilt dot xi fracxil dot x. Dabei ist dot x die Geschwindigkeit der Masse am Ende und dot xi die Geschwindigkeit des Federteilchens an der Stelle xi. Die Federlänge ist mit l bezeichnet. Damit kann die kinetische Energie wie folgt geschrieben werden: Ekin Ekin^M + Ekin^F frac mdot x^ + frac _^L mudotxi^ mboxdxi fracdot x leftm+fracmu Lright fracdot x leftm+fracm_Fright. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes gilt nun dass die kinetische Energie gleich der potentiellen der Feder ist: Ekin frac fx^ Es gilt nun: fracpartialpartial t Ekin fracpartialpartial t frac fx^ leftm+fracm_Fright ddot x + fx Daraus kann die Eigenfrequenz direkt abgelesen werden: f fracpi sqrtfracfm+fracm_F
Meta Information
Exercise:
An einer Feder der Masse m_F schwingt die Masse m. Berechne die Eigenfrequenz.
Solution:
Die gesamte kinetische Energie besteht aus jener des Körpers am Ende der Feder sowie jener der Feder. Dabei ist jedoch zu beachten dass sich nicht jeder infinitesimal kleine Teil der Feder gleich schnell bewegt. Viel mehr nimmt die Geschwindigkeit dieser Teilchen linear zu und zwar gilt dot xi fracxil dot x. Dabei ist dot x die Geschwindigkeit der Masse am Ende und dot xi die Geschwindigkeit des Federteilchens an der Stelle xi. Die Federlänge ist mit l bezeichnet. Damit kann die kinetische Energie wie folgt geschrieben werden: Ekin Ekin^M + Ekin^F frac mdot x^ + frac _^L mudotxi^ mboxdxi fracdot x leftm+fracmu Lright fracdot x leftm+fracm_Fright. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes gilt nun dass die kinetische Energie gleich der potentiellen der Feder ist: Ekin frac fx^ Es gilt nun: fracpartialpartial t Ekin fracpartialpartial t frac fx^ leftm+fracm_Fright ddot x + fx Daraus kann die Eigenfrequenz direkt abgelesen werden: f fracpi sqrtfracfm+fracm_F
An einer Feder der Masse m_F schwingt die Masse m. Berechne die Eigenfrequenz.
Solution:
Die gesamte kinetische Energie besteht aus jener des Körpers am Ende der Feder sowie jener der Feder. Dabei ist jedoch zu beachten dass sich nicht jeder infinitesimal kleine Teil der Feder gleich schnell bewegt. Viel mehr nimmt die Geschwindigkeit dieser Teilchen linear zu und zwar gilt dot xi fracxil dot x. Dabei ist dot x die Geschwindigkeit der Masse am Ende und dot xi die Geschwindigkeit des Federteilchens an der Stelle xi. Die Federlänge ist mit l bezeichnet. Damit kann die kinetische Energie wie folgt geschrieben werden: Ekin Ekin^M + Ekin^F frac mdot x^ + frac _^L mudotxi^ mboxdxi fracdot x leftm+fracmu Lright fracdot x leftm+fracm_Fright. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes gilt nun dass die kinetische Energie gleich der potentiellen der Feder ist: Ekin frac fx^ Es gilt nun: fracpartialpartial t Ekin fracpartialpartial t frac fx^ leftm+fracm_Fright ddot x + fx Daraus kann die Eigenfrequenz direkt abgelesen werden: f fracpi sqrtfracfm+fracm_F
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ETH 1. Vordiplom Physik Herbst 1993 by TeXercises