Pendolo semplice (o matematico)

smaug1



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/it/5/58/Pendolo_semplice.jpg

Vale la seguente:

$\vec T + m\vec g = m \vec a$

Su $\tau$ vale $-mg\ \sin\theta = ma_{\tau} = m (dv)/dt = m\ l\ \ddot \theta$ incredibilmente sono riuscito a capire il motivo...quindi $\ddot \theta = - g/l\ \sin \theta$

Questa può riscriversi $\frac{d\dot \theta}{ dt} = g/l 1 / \dot \theta (d(\cos \theta)) / dt$ il primo membro è chiaro, al secondo non capisco quel $1 / \dot \theta$....grazie ragazzi :-D

Risposte
dissonance
Incredibilmente capiremo anche questo punto, che è molto più facile di quello di prima!! :-)

E' proprio una cavolata:

\[\frac{d (\cos\theta)}{dt}=-\sin(\theta)\dot{\theta}\]

quindi siccome quel \(\dot{\theta}\) non lo vogliamo dobbiamo dividerlo via.

Yuu - huu!!! :-D

smaug1
ahhhh è vero! :lol:

Grazie dissonance!

smaug1
...poi incredibilmente sono forse riuscito a continuare...tutto ciò è uguale a

$\[d \dot \theta = g/l 1 / \dot \theta d(\cos \theta)] = \[\dot \theta d(\dot \theta) = g/l d(\cos \theta)]$

Al primo membro ho avuto un'intuizione :lol: facendo una prova con $\sin$ e $\cos$ cioè $\sinx\ \cosx = d[[\sin^2x]] /2$

Quindi $\[d(\dot\theta^2) = 2 g/l d(\cos \theta)] = \[\dot \theta^2 = 2 g/l \cos \theta + C]$ e fin qui ci sono...perchè dovrebbe diventare:

$\[\dot \theta^2 = 2 g/l (\cos \theta - \cos \theta_0)]$?

:wink:

PS perchè $\theta <= \theta_0$? non dovrebbe essere il contrario?

Grazie mille

alephy
Per trovare quell'ultima formula basta imporre la condizione iniziale
[tex]\dot{\theta}(0)=0[/tex], ovvero velocità nulla all'istante iniziale (con [tex]\theta_{0}[/tex] si intende quindi l'angolo all'istante iniziale, ovvero [tex]\theta(0)[/tex]). L'altra condizione serve a far sì che [tex]\dot{\theta}^2[/tex] non sia negativo, e puoi facilmente renderti conto che è sufficiente, in quanto gli angoli "esplorabili" dal pendolo durante il moto appartengono all'intervallo [tex][-\theta_{0},\theta_{0}][/tex]

smaug1
"alephy":
[tex][-\theta_{0},\theta_{0}][/tex]


Ma $\theta_0$ non è uguale a zero? cosa intendi per $\theta_0$? l'angolo che si forma quando la velocità è ancora nulla?

smaug1
...io non ho capito perchè viene fuori quel $- \cos \theta_0$ perchè è costate e viene sostituito con la $C$?

smaug1
....continuando poi si può trovare la tensione lungo il filo, però provando invece a trovare la legge oraria del moto:

$m\ l \ddot \theta + m\ g\ \sin \theta = 0$ $\sim$

$m\ l \ddot \theta + m\g\ \theta = 0 $ utilizzando lo sviluppo di taylor fino al primo ordine...dividendo e semplificando:

$\ddot \theta + g/l \theta = 0$

$\lambda_{1,2} = +- i \sqrt{g/l}$ dove $omega = +- \sqrt{g/l}$

quindi $\theta (t) = A \sin (omega (t)) + B \cos (omega (t))$ e come faccio a farla diventare:

$\theta (t) = \theta_{M} \sin (\omega (t) + \phi)$ :?:

Grazie mille

smaug1
up 8-)

alephy
Con [tex]\theta_{0}[/tex] intendevo l'angolo all'istante iniziale

smaug1
"alephy":
Con [tex]\theta_{0}[/tex] intendevo l'angolo all'istante iniziale


Grazie mille, ora che ritorno su questo post, se hai tempo un attimo, puoi spiegarmi come faccio a dire che da:

$\theta (t) = A \sin (omega (t)) + B \cos (omega (t))$ ho:

$\theta (t) = \theta_{M} \sin (\omega (t) + \phi)$ :?:

Grazie mille

alephy
Non ti do la soluzione, ma ti dico che devi utilizzare le formule di addizione del seno nella seconda formula per ricondurti alla prima!

smaug1
"alephy":
Non ti do la soluzione, ma ti dico che devi utilizzare le formule di addizione del seno nella seconda formula per ricondurti alla prima!


Credo che ti riferisca ad una cosa del genere (Seconda risposta di cyd)

Però partendo invece dalla prima per arrivare alla seconda come si fa? Perchè che quel \theta_M che moltiplica tutto? di certo non è la soluzione particolare dell'equazione differenziale, no? :wink:

Grazie

smaug1
Però da $\theta (t) = A \sin (omega (t)) + B \cos (omega (t))$ devo dimostrare quella che ho scritto sopra...

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