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[quote="indiana_horst"][b]Meine Frage:[/b] Hallo, ich sitze gerade vor folgender Aufgabe, bei der ich mir noch nicht ganz im Klaren ueber die Loesung bin: Auf ebener Strecke steht ein Wagen der Masse M, der eine Schanze mit waagrecht auslaufendem Schanzentisch traegt. In der Hoehe h ueber dem Schanzentisch befindet sich eine Masse m. Zur Zeit t = 0 wird die Masse m freigegeben, gleitet die Schanze reibungsfrei hinunter und verlaesst zur Zeit [latex]t_{E}[/latex] den Wagen horizontal mit der Geschwindigkeit [latex]v_{m}[/latex]. Der Wagen wurde durch den Vorgang beschleunigt und hat nun die Geschwindigkeit [latex]v_{M}[/latex]. Welche Endgeschwindigkeit [latex]v_{M}[/latex] erreicht der Wagen? Vergleiche die Endgeschwindigkeit der Masse [latex]v_{m}[/latex] mit der Endgeschwindigkeit [latex]v_{mFix}[/latex], die sie bei festgehaltenem Wagen erreicht haette. [b]Meine Ideen:[/b] Meine Loesung: Endgeschwindigkeit [latex]v_{M}[/latex]: Zuerst wird die relative Endgeschwindigkeit der Gleitmasse (gegen den Wagen) zum Zeitpunkt [latex]t_{E}[/latex] via Energiesatz berechnet: [latex] m*g*h = \frac{1}{2} * m * v_{m}[/latex] Umstellen nach [latex]v_{m}[/latex]: [latex]v_{m} = \sqrt{2 * g * h} [/latex] Nun der Impulserhaltungssatz zum Zeitpunkt t = 0: [latex] m * v_{m} + M * v_{M} = 0 [/latex] (weil alle Geschw. 0 sind) Impulserhaltungssatz zum Zeitpunkt [latex]t_{E}[/latex], Gesamtimpuls muss wegen Impulserhaltung ebenfalls 0 sein: [latex] m * v_{m} + M * v_{M} = 0 [/latex] Umstellen nach [latex]v_{m}[/latex]: [latex] v_{M} = - (m\cdot \sqrt{2 * g * h})/ M[/latex] Nun kommt der Punkt, an dem ich nicht weiterkomme: [latex]v_{mFix}[/latex] Das oben berechnete [latex]v_{m}[/latex] ist die Relativgeschwindigkeit der gleitenden Masse gegenueber dem Wagen, richtig? Demzufolge muesste, wenn der Wagen festgehalten wird ([latex]v_{M}=0[/latex]): [latex]v_{mFix} = |v_{M}| + |v_{m}|[/latex] sein, oder?[/quote]
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Nachricht
indiana_horst
Verfasst am: 18. März 2013 20:17
Titel: Impuls- und Energieerhaltung
Meine Frage:
Hallo, ich sitze gerade vor folgender Aufgabe, bei der ich mir noch nicht ganz im Klaren ueber die Loesung bin:
Auf ebener Strecke steht ein Wagen der Masse M, der eine Schanze mit waagrecht auslaufendem Schanzentisch traegt. In der Hoehe h ueber dem Schanzentisch befindet sich eine Masse m. Zur Zeit t = 0 wird die Masse m freigegeben, gleitet die Schanze reibungsfrei hinunter und verlaesst zur Zeit
den Wagen horizontal mit der Geschwindigkeit
.
Der Wagen wurde durch den Vorgang beschleunigt und hat nun die Geschwindigkeit
.
Welche Endgeschwindigkeit
erreicht der Wagen?
Vergleiche die Endgeschwindigkeit der Masse
mit der Endgeschwindigkeit
, die sie bei festgehaltenem Wagen erreicht haette.
Meine Ideen:
Meine Loesung:
Endgeschwindigkeit
:
Zuerst wird die relative Endgeschwindigkeit der Gleitmasse (gegen den Wagen) zum Zeitpunkt
via Energiesatz berechnet:
Umstellen nach
:
Nun der Impulserhaltungssatz zum Zeitpunkt t = 0:
(weil alle Geschw. 0 sind)
Impulserhaltungssatz zum Zeitpunkt
, Gesamtimpuls muss wegen Impulserhaltung ebenfalls 0 sein:
Umstellen nach
:
Nun kommt der Punkt, an dem ich nicht weiterkomme:
Das oben berechnete
ist die Relativgeschwindigkeit der gleitenden Masse gegenueber dem Wagen, richtig? Demzufolge muesste, wenn der Wagen festgehalten wird (
):
sein, oder?