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Datei:RollingVsInertia.gif

Aus MOOCsWiki Staging
RollingVsInertia.gif (506 × 311 Pixel, Dateigröße: 695 KB, MIME-Typ: image/gif, Endlosschleife, 74 Bilder)

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Beschreibung

Beschreibung
English: Cylinders with the same mass but different moments of inertia will roll down a flat surface at different accelerations, as they have to "convert" different amounts of potential energy into kinetic energy to achieve a given angular velocity.
Datum
Quelle https://twitter.com/j_bertolotti/status/1225050271384002561
Urheber Jacopo Bertolotti
Genehmigung
(Weiternutzung dieser Datei)
https://twitter.com/j_bertolotti/status/1030470604418428929
GIF‑Erstellung
InfoField
 Dieses Diagramm wurde mit Mathematica erstellt.

Mathematica 11.0 code

s1[t_] := R1 \[Phi]1[t];
x1[t_] := x10 + s1[t] Cos[\[Alpha]] + R1 Sin[\[Alpha]];
y10 = Abs[x10] Tan[\[Alpha]];
y1[t_] := y10 - s1[t] Sin[\[Alpha]] + R1 Cos[\[Alpha]];
T1[t_] := 1/2 m1 (D[x1[t], t]^2 + D[y1[t], t]^2) + 1/2 I1 (D[\[Phi]1[t], t])^2;
V1[t_] := m1 g y1[t];
L = FullSimplify[T1[t] - V1[t]]
eq1 = FullSimplify[D[D[L, \[Phi]1'[t]], t] - D[L, \[Phi]1[t]]]

m1 = 1; R1 = 1; g = 1; \[Alpha] = \[Pi]/6; x10 = -20;
sol = Table[
   NDSolve[{(eq1 == 0) /. {I1 -> j}, \[Phi]1[0] == 0, \[Phi]1'[0] == 1}, {\[Phi]1[t]}, {t, 0, 20}], {j, 0, 5}];
dim = Dimensions[sol][[1]];
\[CapitalDelta] = 2;
p1 = Table[ Legended[Graphics3D[{
Gray, Polygon[{{0, \[CapitalDelta], 0}, {1.2*x10, \[CapitalDelta], 1.2 y10}, {1.2*x10, (dim + 1) \[CapitalDelta], 1.2 y10}, {0, (dim + 1) \[CapitalDelta], 0}}], Table[{Hue[j/dim], Cylinder[({{x1[t], \[CapitalDelta] j, y1[t]}, {x1[t], \[CapitalDelta] (j + 1), y1[t]}} /. sol[[j]]) /. {t -> \[Tau]}, R1]}, {j, 1, dim}]}, Boxed -> False],
    PointLegend[Table[Hue[j/dim], {j, 1, dim}] , Table[StringJoin["m=\!\(\*SubscriptBox[\(m\), \(0\)]\)   I=", ToString[j], "\!\(\*SubscriptBox[\(I\), \(0\)]\)"], {j, 1, dim}], LegendMarkerSize -> 20,      LabelStyle -> {FontFamily -> "Times"}]  ]
   , {\[Tau], 0, 7.3, 0.1}];
ListAnimate[p1]

Lizenz

Ich, der Urheber dieses Werkes, veröffentliche es unter der folgenden Lizenz:
Creative Commons CC-Zero Diese Datei wird unter der Creative-Commons-Lizenz CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright zur Verfügung gestellt.
Die Person, die das Werk mit diesem Dokument verbunden hat, übergibt dieses weltweit der Gemeinfreiheit, indem sie alle Urheberrechte und damit verbundenen weiteren Rechte – im Rahmen der jeweils geltenden gesetzlichen Bestimmungen – aufgibt. Das Werk kann – selbst für kommerzielle Zwecke – kopiert, modifiziert und weiterverteilt werden, ohne hierfür um Erlaubnis bitten zu müssen.

Kurzbeschreibungen

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In dieser Datei abgebildete Objekte

Motiv

Einige Werte ohne einen Wikidata-Eintrag

image/gif

711.362 Byte

311 Pixel

506 Pixel

738abe0c8f69c04764895f4f3ceaf4805e1019e0

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