analogrechner:pendel
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analogrechner:pendel [2014-06-23 21:42] – angelegt rainer | analogrechner:pendel [2021-10-11 14:59] (aktuell) – PDF rainer | ||
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- | Pendel | + | Pendel |
Autor: Rainer Glaschick, Paderborn | Autor: Rainer Glaschick, Paderborn | ||
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Auf einem Analogrechner soll ein Pendel | Auf einem Analogrechner soll ein Pendel | ||
simuliert werden. | simuliert werden. | ||
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Theorie | Theorie | ||
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Für kleine Auslenkungen ist `sin phi ~~ phi`, | Für kleine Auslenkungen ist `sin phi ~~ phi`, | ||
somit wird die übliche Lösung (Basisschaltung)für den linearen Oszillator: | somit wird die übliche Lösung (Basisschaltung)für den linearen Oszillator: | ||
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- | [svg:Pendel-harmonisch.svg:,] | + | [svg:analogrechner/ |
Der zweite Integrierer wird mit der anfänglichen Auslenkung des Pendels | Der zweite Integrierer wird mit der anfänglichen Auslenkung des Pendels | ||
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In jedem Fall ist `sin phi` die Projektion in die horizontale Ebene. | In jedem Fall ist `sin phi` die Projektion in die horizontale Ebene. | ||
- | zu a): Näherung | + | Mit Näherungsformel |
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Zeile 49: | Zeile 47: | ||
Der Fehler ist maximal `phi^5/ | Der Fehler ist maximal `phi^5/ | ||
bei einer Auslenkung von 45° oder `pi /4` sind das 0.25%. | bei einer Auslenkung von 45° oder `pi /4` sind das 0.25%. | ||
+ | (Eine Tschebyscheff-Approximation mit 0.997x - 0.156x³ | ||
+ | hat statt 1% nur 1& | ||
+ | über die Integration nicht weiter relevant.) | ||
Zur analytische Bildung von `x^3` benötigt man jedoch zwei Multiplizierer, | Zur analytische Bildung von `x^3` benötigt man jedoch zwei Multiplizierer, | ||
- | also folgende Rechenschaltung: | + | also folgende Rechenschaltung |
- | {Optimierungen durch invertierende Multiplizierer nicht berücksichtigt} | + | (Optimierungen durch invertierende Multiplizierer nicht berücksichtigt): |
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- | [svg:Pendel-PolyMult.svg:,] | + | [svg:analogrechner/ |
Alternativ kann man `x^3 / 6` auch durch zweimalige Integration von x bilden: | Alternativ kann man `x^3 / 6` auch durch zweimalige Integration von x bilden: | ||
Zeile 65: | Zeile 66: | ||
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- | [svg:Pendel-PolyInt.svg:,] | + | [[svg:analogrechner/ |
- | zu b): Integration | + | Mit Integration |
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Zeile 80: | Zeile 81: | ||
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- | [svg:Pendel-IntInt.svg:,] | + | [svg:analogrechner/ |
Bemerkenswerterweise wird hier `phi` selbst nicht mehr benötigt. | Bemerkenswerterweise wird hier `phi` selbst nicht mehr benötigt. | ||
Zeile 95: | Zeile 96: | ||
\ASCIIMATHML ASCIIMathML.js | \ASCIIMATHML ASCIIMathML.js | ||
- | </nimal> | + | </nimla> |
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analogrechner/pendel.1403552547.txt.gz · Zuletzt geändert: 2014-06-23 21:42 von rainer