Ich bräuchte Hilfe bei meiner Tech. Mech. Hausübung (Thema = Dynamik)

Hallo Zusammen!

Wie viele von euch, bin auch ich bzw. genauer gesagt meine Uni durch Corona in einer ungewöhnlichen Situation. Aufgrund der Pandemie gibt es bei uns zurzeit nur sehr wenige Vorlesungen, sodass es schwierig ist, fragen bezgl. des Stoffes zu stellen.

Nun haben wir jedoch anstatt des üblichen Übungstests eine Hausübung aufbekommen. Leider bin ich davon regelrecht überfordert und bitte euch, mir etwas dabei zu helfen!

Zur Angabe:

Wir haben einen Rütteltisch gegeben, der aus einer kreisförmigen Scheibe mit Radius R und Masse m_1 besteht. An der Unterseite der Scheibe ist ein schlanker starrer Stab mit Masse m_2 befestigt, der sich vertikal reibungsfrei bewegen und um seine eigene Achse drehen kann (der Stab ist zusätzlich mittels einer Feder elastisch mit der Umgebung verbunden (Federsteifigkeit c_1, ungedehnte Länge l_1) . Zusätzlich ist eine "Aushebung" an der Scheibe. (die Aushebung hat die Masse m_3 und in der Aushebung befindet sich eine Kugel der Masse m, die in der Aushebung geführt ist und sich reibungsfrei bewegen kann. Die Masse m ist zusätlich mit einer Feder und einem Dämpfer mit der Scheibe verbunden (Federkonstante c, ungedehnte Länge l_0 und Dämpferkonstante k).

Gesucht ist nun:

1) die Anzahl der Freiheitsgrade:
Ich denke es müssten 3 FHG sein, da
  • eine vertikale Bewegung des gesamten Rütteltisches
  • eine Drehung des gesamten Rütteltisches
  • sowie eine Bewegung der Masse m in der Aushebung
möglich ist.

2) Die Ermittlung der Bewegungsgleichung mittels:
  1. Impuls- und Drehimpulssatz
  2. d'Alembert'sches Prinzip
  3. Leistungssatz
Hier habe ich die größten Probleme und bitte euch um einen Lösungsansatz bzw. Tipps, wie man das ganze angehen/lösen kann. Falls ihr Tipps für passende Bücher zu dem Thema habt wären die natürlich auch Willkommen!

3) Sollte man ggf. Unterschiede der Ergebnisse diskutieren.
4) Die Bewegungsgleichungen um einen stationären Zustand mit konst. Winkelgeschw. der Scheibe linearisieren und den dafür notwendigen Moment M_0(t) angeben.

Skizze:
Ich habe auch eine Skizze des "Problems" angefertigt. Falls alles klappt sollte die hier mit hochgeladen werden.

Dies ist mein erster Beitrag in diesem Forum! Ich "oute" mich, bisher immer nur als stiller Mitleser dabei gewesen zu sein und würde mich freuen, wenn ich hier auf meine Frage so gute Antworten, wie man es sonst in dem Forum findet bekomme.
Ich hoffe, dass die formulierung nicht all zu kompliziert ist, leider bin ich jedoch selbst stark überfordert von der Aufgabe, da wir bisher nur 2 dimensionale Probleme mit 1- 2 Freiheitsgraden hatten, sodass ich auf eure Hilfe angewiesen bin.

Mfg. Swordsoldier
 

Anhänge

Da noch keine Antwort gekommen ist, mir ist gerade aufgefallen, dass der Post so aussieht, als ob ich einfach eine Lösung haben will. Ich verstehe, dass dies niemand machen will und möchte das hier auch nicht "verlangen". Ich würde mich aber sehr über ein paar Tipps freuen, wie man das ganze angeht. Falls meine Erklährung des Beispiels etwas unverständlich ist, kann ich die Angabe gerne per PM weiterschicken, ich bilde mir aber ein, dass ich hier irgendwo gelesen hab, dass man nur PDFs im Forum posten darf, für die man das urheberrecht besitzt, daher die selbst gezeichnete Skizze und die schriftliche Erklährung der Angabe :)
 
Hey ich bin's wieder!

Habt ihr sonst noch Tipps, was ich an meinem Beitrag ändern sollte, damit hier geantwortet wird? :) Würde natürlich gerne alles selbst rechnen, nur brauche ich einen Ansatz, wie ich beginnen sollte bzw. ein paar Stichwörter, wie man ähnliche Beispiele bzw. grundsätzliche Ansätze zu solchen Beispielen findet? Es kann ja nicht sein, dass wir im zweiten Semester bereits Beispiele rechnen (müssen), zu denen es nirgends Ansätze bzw. ähnliche Aufgaben gibt?
 
Über 300 Aufrufe und kein einziger Tipp? Unsere Professoren meinten die Aufgabe sei garnicht so schwierig, man muss nur etwas nachdenken... Anscheinend gibt es doch einen Grund wieso keiner meiner Komilitonen weiter wei :D

Danke trotzdem an alle die sich meine Frage angeschaut haben.
 
Hey, leider war meine Frage wohl zu allgemein, daher etwas konkretere Fragen: Bzgl. Impuls-und Drehimpulssatz:
Kann ich da die 3 Körper (Stab, Scheibe und Kugel in Scheibe) einzeln freischneiden und dann einzeln für jeden Körper den Impulssatz als m*a=m*summeAllerKräfte aufstellen? Bzgl. des Drehimpulssatzes bei dem dünnen stab, was genau muss ich da beachten? Wirkt das Moment, wenn man einen dünnen Stab annimmt sich irgendwie aus, oder ist die Drehung um die eigene Achse dann irrelevant?
 
Servus Swoso,
mir sind zuviele Verständnisfragen offen:
bei einer Rüttelbewegung sollte eine Drehschwingung stattfinden, weshalb die Feder unten (auch)
eine Drehfeder sein müßte.
Die Formulierung "schlanker starrer Stab" deutet für mich darauf hin, daß der Stab selbst als masselos
und drehstabil anzusehen ist und somit (anschaulich) die Masse m_2 am unteren Ende des Stabes
als Massepunkt mit anschließender Drehfeder zur Umgebung gedacht werden kann.
Sind weitere, konkretere Angaben erhältlich, z.B. eine Skizze, die der Aufgabensteller erstelllt hat?
 
Hi CoLap,
Servus Swoso,
mir sind zuviele Verständnisfragen offen:
bei einer Rüttelbewegung sollte eine Drehschwingung stattfinden, weshalb die Feder unten (auch)
eine Drehfeder sein müßte.
Die Formulierung "schlanker starrer Stab" deutet für mich darauf hin, daß der Stab selbst als masselos
und drehstabil anzusehen ist und somit (anschaulich) die Masse m_2 am unteren Ende des Stabes
als Massepunkt mit anschließender Drehfeder zur Umgebung gedacht werden kann.
Sind weitere, konkretere Angaben erhältlich, z.B. eine Skizze, die der Aufgabensteller erstelllt hat?
Ich habe dir per PN die Original Angabe geschickt. :) Ich habe auch einige überlegungen zu deinen Annahmen geschrieben, wobei ich keinesfalls behaupten will, dass diese richtig sind. Danke auf jeden Fall dass du es dir anschaust CoLap!
 
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