diff --git a/doc/main.pdf b/doc/main.pdf index 35bcee5..aa88b94 100644 Binary files a/doc/main.pdf and b/doc/main.pdf differ diff --git a/doc/main.tex b/doc/main.tex index 9b572d1..c7a81ef 100644 --- a/doc/main.tex +++ b/doc/main.tex @@ -1,37 +1,121 @@ \documentclass{article} \usepackage{amsmath} +\usepackage[utf8]{inputenc} % Kodowanie UTF-8 +\usepackage[T1]{fontenc} % Kodowanie fontów (polskie ogonki) +\usepackage[polish]{babel} % Ustawienia języka polskiego \begin{document} -The velocity of the mass as a function of time \( t \) is described by the equation: +\textbf{Treść zadania:} +Na wykresie przedstawiono zależność składowej pionowej prędkości \( v_y \) w funkcji czasu \( t \). +Określ równanie opisujące tę zależność i użyj go do analizy ruchu. +Przyjmij uproszczony model zjawiska. +\bigskip + +\textbf{Równanie funkcji:} \[ -v(t) = v_{\text{max}} \cdot \sin(\omega t + \phi) +v_y(t) = A \sin(\omega t + \varphi) \] -where: +gdzie: \begin{itemize} - \item \( v_{\text{max}} \) is the maximum velocity (amplitude of velocity), - \item \( \omega \) is the angular frequency of the oscillations, - \item \( \phi \) is the initial phase. + \item \( A \) – amplituda drgań (maksymalna wartość \( v_y \)), + \item \( \omega \) – pulsacja, + \item \( \varphi \) – faza początkowa, + \item \( t \) – czas. \end{itemize} -The angular frequency \( \omega \) is related to the period \( T \) by the formula: + +\section{Wyznaczenie parametrów ruchu} + +\subsection{Amplituda \( A \)} + +Amplituda to maksymalna wartość prędkości \( v_y \) w funkcji czasu. +Z wykresu odczytujemy, że największa wartość prędkości wynosi: \[ -\omega = \frac{2\pi}{T} +A = 0.6 \text{ m/s} \] -For a period \( T = 0.4 \) seconds: +\subsection{Okres \( T \)} + +Okres to czas trwania jednego pełnego cyklu. Analizując wykres, zauważamy, że funkcja powtarza się co: \[ -\omega = \frac{2\pi}{0.4} = 5\pi \, \text{rad/s} +T = 0.4 \text{ s} \] -If the mass starts moving from the equilibrium position with an upward velocity, the initial phase \( \phi \) is 0. Then, the velocity equation becomes: +\subsection{Częstotliwość \( f \)} + +Częstotliwość to odwrotność okresu: \[ -v(t) = 0.8 \cdot \sin(5\pi t) +f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0.4} = 2.5 \text{ Hz} \] +\subsection{Uzasadnienie wyboru parametrów} + +Z wykresu \( v_y(t) \) możemy odczytać te parametry, ponieważ ruch opisany jest funkcją sinusoidalną. Prędkość w ruchu harmonicznym ma postać: + +\[ +v_y(t) = A \sin(\omega t + \varphi) +\] + +gdzie: +- Amplituda \( A \) to maksymalna wartość prędkości, +- Okres \( T \) to czas jednego pełnego cyklu sinusoidy, +- Częstotliwość \( f \) jest związana z okresem wzorem \( f = \frac{1}{T} \). + +Analizując kolejne maksima i zera funkcji na wykresie, możemy jednoznacznie wyznaczyć te wielkości. + +Aby wyznaczyć funkcję położenia \( x(t) \) w ruchu harmonicznym, korzystamy z zależności między prędkością a położeniem. + +Dane z wykresu prędkości \( v_y(t) \): +- Amplituda prędkości: \( A_v = 0.6 \) m/s +- Okres: \( T = 0.4 \) s +- Częstotliwość: \( f = 2.5 \) Hz +- Pulsacja: \( \omega = 2\pi f = 5\pi \) rad/s +- Faza początkowa: \( \varphi = 0 \) + +Równanie prędkości ma postać: +\[ +v_y(t) = A_v \sin(\omega t) +\] +Aby znaleźć położenie \( x(t) \), całkujemy funkcję prędkości: +\[ +x(t) = \int v_y(t) dt = \int A_v \sin(\omega t) dt +\] +Wynik całkowania daje: +\[ +x(t) = -\frac{A_v}{\omega} \cos(\omega t) + C +\] +Podstawiając wartości liczbowe: +\[ +x(t) = -\frac{0.6}{5\pi} \cos(5\pi t) + C +\] +\[ +x(t) = -0.0382 \cos(5\pi t) + C +\] +Stała całkowania \( C \) zależy od warunków początkowych, które musimy określić na podstawie ruchu. + +\subsection{Obliczenia stałej całkowania} +Aby wyznaczyć stałą całkowania \( C \), analizujemy warunki początkowe. Zakładamy, że dla \( t = 0 \) położenie wynosi \( x(0) = x_0 \). Podstawiając do równania: +\[ +x_0 = -0.0382 \cos(0) + C +\] +\[ +x_0 = -0.0382 (1) + C +\] +\[ +x_0 = -0.0382 + C +\] +Zatem: +\[ +C = x_0 + 0.0382 +\] +Wartość \( x_0 \) należy określić na podstawie warunków zadania. + + + \end{document} diff --git a/py/2.py b/py/2.py new file mode 100644 index 0000000..fccc136 --- /dev/null +++ b/py/2.py @@ -0,0 +1,28 @@ +import numpy as np +import matplotlib.pyplot as plt + +# Parametry ruchu harmonicznego +A_v = 0.6 # Amplituda prędkości (m/s) +T = 0.4 # Okres (s) +f = 1 / T # Częstotliwość (Hz) +omega = 2 * np.pi * f # Pulsacja (rad/s) +C = 0 # Przyjmujemy C = 0 dla uproszczenia + +# Funkcja x(t) +def x_t(t): + return (-A_v / omega) * np.cos(omega * t) + C + +# Przedział czasu +t = np.linspace(0, 1, 1000) # 1 sekunda ruchu +x = x_t(t) + +# Wykres funkcji x(t) +plt.figure(figsize=(8, 5)) +plt.plot(t, x, label="$x(t) = -0.0382 \cos(5\pi t) + C$", color='b') +plt.xlabel("Czas [s]") +plt.ylabel("Położenie x(t) [m]") +plt.title("Wykres funkcji położenia x(t)") +plt.legend() +plt.grid() +plt.show() +