F - Institut für Angewandte Mechanik

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2 Aufgabe 1.1 : In einem Koordinatensystem mit der Gittereinheit l = 1m ist ein Dreieck mit den Eckpunkten P 1 ,P 2 ,P 3 gegeben. Gesucht sind: z a) die Kantenlängen a, b, c des Dreiecks. P1 P 2 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 γ 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 a 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 y 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 b 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 β 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 α 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 c 0000000000000000000000000000000 1111111111111111111111111111111 x P3 b) die Winkel α,β,γ des Dreiecks. (Es muß gelten: α+β+γ = 180 ◦ .) c) die Dreiecksfläche. d) die normierte Flächennormale und e) der Schnittpunkt der Seitenhalbierenden. Aufgabe 1.2 : Die Gittereinheit in diesem Koordinatensystem betrage a. Gegeben sind die Vektoren⃗a und ⃗ b. Gegeben: a Gesucht: a) die Koordinatenschreibweise von⃗a und⃗b. z b) das Skalarprodukt⃗a ·⃗b. C c) die Beträge |⃗a| und |⃗b|. d) der Richtungseinheitsvektor von⃗a und⃗b. a y b B e) der Winkel ϕ zwischen den beiden Vektoren. f) die Fläche des von ⃗a und ⃗ b aufgespannten Dreiecks. A x

3 Aufgabe 1.3 : Gegeben seien die Vektoren ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ 18 10 ⃗a = ⎢ ⎣ 24 ⎥ ⎦ , ⃗ b = ⎢ ⎣ 40 ⎥ ⎦ , ⃗c = ⎢ ⎣ 0 80 ⎤ ⎡ 1 10 ⎥ ⎦ , d ⃗ = ⎢ ⎣ 5 0 10 5 ⎤ ⎥ ⎦ Man berechne: a) den Ausdruck ⃗f = (⃗a ·⃗b) ·( ⃗ b×(⃗c+ ⃗ d)) b) den durch die Vektoren⃗a und ⃗ b eingeschlossenen Winkel ϕ. Aufgabe 1.4 : Man zerlege den Vektor⃗c, dessen Länge 5 Gittereinheiten betrage, in zwei Vektoren⃗a und⃗b, deren Richtungen parallel zu den Geraden AB und CD verlaufen sollen, so daß ⃗c =⃗a+ ⃗ b gilt. a) Wie lang sind die Vektoren⃗a und⃗b? b) Wie groß ist der Winkel zwischen⃗a und⃗c? C B D A c

3<br />

Aufgabe 1.3 :<br />

Gegeben seien die Vektoren<br />

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡<br />

18 10<br />

⃗a = ⎢<br />

⎣ 24 ⎥<br />

⎦ , ⃗ b = ⎢<br />

⎣ 40 ⎥<br />

⎦ , ⃗c = ⎢<br />

⎣<br />

0 80<br />

⎤ ⎡<br />

1<br />

10 ⎥<br />

⎦ , d ⃗ = ⎢<br />

⎣<br />

5<br />

0<br />

10<br />

5<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

Man berechne:<br />

a) den Ausdruck<br />

⃗f = (⃗a ·⃗b) ·( ⃗ b×(⃗c+ ⃗ d))<br />

b) den durch die Vektoren⃗a und ⃗ b eingeschlossenen Winkel ϕ.<br />

Aufgabe 1.4 :<br />

Man zerlege den Vektor⃗c, dessen Länge 5 Gittereinheiten betrage, in zwei Vektoren⃗a<br />

und⃗b, deren Richtungen parallel zu den Geraden AB und CD verlaufen sollen, so daß<br />

⃗c =⃗a+ ⃗ b gilt.<br />

a) Wie lang sind die Vektoren⃗a und⃗b?<br />

b) Wie groß ist der Winkel zwischen⃗a und⃗c?<br />

C<br />

B<br />

D<br />

A<br />

c

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