Überlagerung Harmonische Schwingung?

3 Antworten

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siehe Mathe-Formelbuch,trigonometrische Funktionen,Überlagerung harmonischer Schwingungen.

y1=a1*sin(w*x+b1)

y2=a2*sin(w*x+b2)

Die Kreisfrequenz w=2*pi/T muß bei beiden Funktionen gleich sein

es muß also sein w1=w2=w ergibt dann wieder eine harmonische Schwingung.

ist w1 ungleich w2,dann ergibt sich eine periodische Zackenkurve (keine harmonische Schwingung)

y=f(x)=y1+y2=a*sin(w*x+b)

a²=a1²+a2²+2*a1*a2*cos(b2-b1) a=Wurzel(a²)

b=arctan(a1*sin(b1)+a2*sin(b2))/(a1*cos(b1)+a2*cos(b2))

Die Herleitung ergibt sich aus dem Einheitskreis

y1=f1(x)=a1*sin(w*x+b1) ist ein Vektor mit dem Betrag r1=a1 ,der sich im mathematisch positiven Sinn dreht (entgegen dem Uhrzeigersinn)

y2=f2(x)=a2*sin(w*x+b2)

wegen w1=w2=w ändert sich der Winkelabstand zwischen den beiden sich drehenden Vektoren nicht.

aus dem Mathe-Formelbuch,trigonometrische Funktionen

f(x)=cos(x)=sin(x+pi/2)

f(x)=cos(x) und f(x)=sin(x) sind beide harmonische Schwingungen,die um pi/2=90° gegeneinander verschoben sind

f(t)=cos(w*t-pi/6)+sin(w*t)

f(t)=sin(w*t-pi/6+pi/2)+sin(w*t)

-pi/6+pi/2=-1/6*pi+3/6*pi=2/6*pi

f(t)=sin(w*t+13*pi)+sin(w*x)

Probe: f(1)=cos(1*1-pi/6)=0,888..

f(1)=sin(1*1+1/3*pi)=0,888..

f(t)=sin(w*t+pi/3)+sin(w*t) b1=pi/3 und b2=0 und a1=1 und a2=1

Werte in die Formeln eingesetzt ergibt y=f(x)=a*sin(w*t+b)

weitere Formeln im Mathe-Formelbuch

Produkte von trigonometrischen Termen

cos(a)*cos(b)=1/2*(cos(a-b)+cos(a+b))

sin(a)*sin(b)=1/2*(cos(a-b)-cos(a+b))

Hinweis: Der sich drehende Vektor im Einheitskreis ergibt ein rechtwinkliges Dreieck.

Bei 2 sich drehenden Vektoren ist das eine Überlagerung von 2 rechtwinklige Dreiecke und das ist dann eine Vektoraddition



Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – hab Maschinenbau an einer Fachhochschule studiert

Youkrita 
Fragesteller
 29.03.2020, 00:01

Also ist meine Lösung falsch, habs nachgerechnet und kam auf √3·sin(ω·t + π/3)

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fjf100  29.03.2020, 01:34
@Youkrita

Lösung y=f(t)=Wurzel(3)*sin(w*t+0,5236)

f(t)=1*cos(w*t-pi/6)+1*son(w*x)

f(t)=1*sin(w*t+1/3*pi)+1*sin(w*t)

a²=a1²+a2²+2*a1*a2*cos(b2-b1)

a²=1²+1²+2*1*1*cos(0-1/3*pi)=2+2*0,5

a²=3

a=Wurzel(3)

b=arctan(a1*sin(b1)+a2*sin(b2))/(a1*cos(b1)+a2*cos(b2)

b=arctan(1*sin(1/3*pi)+1*sin(0))/(1*cos(1/3*pi)+1*cos(0))=

b=arctan( 1*sin(1/3*pi)/(1*0,5+1*1)=arctan(sin(1/3*pi)/1,5)

b=0,523598..

f(t)=Wurzel(3)*sin(w*t+0,5236) habe ich mit meinem Graphikrechner (GTR,Casio) überprüft

f(t)=cos(w*t-pi/6)+sin(w*t)=Wurzel(3)*sin(w*t+0,5236)

3

cos(ωt – π/6) + sin(ωt) =

cos(ωt) * cos(π/6) + sin(ωt) * sin( π/6) + sin(ωt) =

(1/2) * √(3) * cos(ωt) + (1/2) * sin(ωt) + sin(ωt) =

(1/2) * √(3) * cos(ωt) + (3/2) * sin(ωt) =

√(3) * ((1/2) * cos(ωt) + (√(3)/2) * sin(ωt)) =

Einschub:

sin(ωt + π/6) = sin(ωt) * cos(π/6) + cos(ωt) * sin(π/6)

sin(ωt + π/6) = sin(ωt) * √(3)/2 + cos(ωt) * (1/2)

sin(ωt + π/6) = (1/2) * cos(ωt) + (√(3)/2) * sin(ωt)

Einsetzen:

√(3) * ((1/2) * cos(ωt) + (√(3)/2) * sin(ωt)) =

√(3) * sin(ωt + π/6)


Youkrita 
Fragesteller
 29.03.2020, 00:11

Vielen Dank!!

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