7.2
Eine Hochspannungsleitung, die zwischen zwei Sendetürmen hängt, überspannt einen 40-Meter-Abstand mit einer signifikanten 10-Meter-Höhensenkung aufgrund der thermischen Ausdehnung.
Das Ziel ist es, die genaue Länge der Stromleitung zu bestimmen, die erforderlich ist, um diese Punkte sicher zu verbinden.
Ingenieure modellieren dies mit einer Oberleitung, der natürlichen Kurve eines hängenden Kabels, die mathematisch durch die hyperbolische Kosinusfunktion beschrieben wird.
Diese Kurve wird von einem Parameter a gesteuert, der das Gewicht des Kabels pro Meter mit der horizontalen Spannung in Beziehung setzt. Für diese spezielle Installation wird der Wert des Parameters a mit 20 Metern angenommen.
Um die genaue Länge zu bestimmen, verwendet die Berechnung die Bogenlängenfunktion. Hier ergibt die Ableitung der Leitung den hyperbolischen Sinus.
Eine Standardidentität mit hyperbolischen Funktionen vereinfacht den Ausdruck weiter, indem sie die Quadratwurzel entfernt.
Das Integral des resultierenden hyperbolischen Kosinus ist einfach der hyperbolische Sinus. Die Berechnung der hyperbolischen Sinusfunktion an den Grenzen von minus zwanzig bis positiv zwanzig ergibt eine Gesamtlänge von etwa 47 Metern.
Eine Hochspannungsleitung überspannt eine horizontale Distanz von 40 m zwischen zwei Übertragungsmasten. Durch die Wirkung von Schwerkraft und thermis…
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