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Aufgabenstellung:

Abbildung

Eine Olive (Masse ) wird in ein parabelförmiges Glas fallen gelassen und beginnt reibungsfrei in -Richtung hin- und herzuschwingen. Den Nullpunkt des Koordinatensystems liegt im tiefsten Punkt des Glases.

  1. Wie groß ist die potentielle Energie der Olive?
  2. Berechnen Sie aus die Rückstellkraft und leiten Sie die Differentialgleichung für die Bewegung der Olive in -Richtung her.
  3. Mit welcher Kreisfrequenz schwingt die Olive im Glas?
  4. Was ist die allgemeine Lösung der Differentialgleichung?

Lösungsweg:

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1. Die potenzielle Energie ist

2. Rückstellkraft 

Die Kraft ist

daher ergibt sich die Differentialgleichung

3. Die Winkelgeschwindigkeit ist

4. Die allgemeine Lösung ist

Lösung: