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Schreibt eure Formeln hier im Board am besten mit Latex!
So gehts:
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Formeleditor
[quote="as_string"][quote="Artorius"]also system1: Energie: 0,5*m1*v1^2=0,5m1*v1`^2+0,5*m2*v2`^2 Impuls: m1*v1=m1*v1`+m2*v2` system2: Energie: 0,5*m2*v2^2=m2*v2`^2+0,5*m3*v3`^2 Impuls: m2*v2=m2*v2`+m3*v3` mit v2´aus System 1 ist gleich v2 aus System 2. [/quote] Das ist schon einmal alles richtig soweit. Allerdings ist der zentrale elastische Stoß so ein Standardfall, dass es natürlich dafür auch schon längst eine Lösung gibt. Die ist nicht so schwer, sie selbst auszurechnen, aber sie steht z. B. auch auf Wikipedia: [url]http://de.wikipedia.org/wiki/Sto%C3%9F_%28Physik%29#Elastischer_Sto.C3.9F[/url] Dort sind ziemlich am Ende des Kapitels zwei Formeln für v1' und v2' angegeben. Dabei sind diese Formeln eigentlich noch etwas zu allgemein, weil bei uns jeweils die Geschwindigkeit der gestoßenen Masse vor dem Stoß ja 0 ist. Übrigens würde ich nicht einmal v2' und dann v2 nehmen: Mach einfach im ersten Stoß v1 und v2', dann im zweiten Stoß v2' und v3". Sonst geht das durcheinander! [quote="Artorius"] zu vergessen sind ja auch nicht die werte für die Geschwindigkeiten nach den stößen (zb v1´)[/quote] Du meinst die Geschwindigkeiten der stoßenden Massen nach dem jeweiligen Stoß? Die sind egal: Die sind auf jeden Fall geringer, als die Geschwindigkeiten der jeweils gestoßenen Massen. Deshalb berühren die sich (erstmal) so wie so nicht nochmal. Dann ist es auch egal, wie die Geschwindigkeit konkret ist. Du hast also dann die beiden Gleichungen: [latex]v_2^\prime &=& \frac{2m_1}{m_1+m_2}v_1 v_3^{\prime\prime} &=& \frac{2m_2}{m_2+m_3}v_2^\prime[/latex] Und hier kannst Du jetzt in der zweiten einfach v2' durch die erste ersetzen. Dann kommt v2 schon gar nicht mehr vor, nur noch m2 ist unbekannt und das soll ja auch so sein (siehe später...). Aus dem v3" kannst Du jetzt die kinetische Energie angeben. Die ist dann voll bestimmt, nur m2 ist noch unbekannt. Tipp: Setze bitte nicht die Zahlenwerte ein, das macht alles nur noch viel unübersichtlicher! Dann musst Du nämlich sonst auch noch alle Einheiten einsetzen und was weiß ich nicht alles... Das geht sicher schief! Du hast also am Ende eine Energie, die nur von m2 abhängt, alle anderen Werte sind fix gegeben. Du kannst das also einfach ansehen wie eine Funktion namens E, die von der Variablen m2 abhängt, also einfach [latex]E\left(m_2\right)[/latex] statt einem [latex]f(x)[/latex], wie es Dir vielleicht bekannter ist. Von dieser Funktion E(m2) kannst Du jetzt genau so eine Ableitung nach m2 bilden, wie Du von f(x) eine Ableitung nach x machen kannst. Du willst nämlich von der E-Funktion jetzt einfach ein Maximum finden und bei der f(x)-Funktion würdest Du in so einem Fall ja auch einfach eine Ableitung machen und diese dann = 0 setzen, richtig? Das ist hier jetzt genau das selbe. Gruß Marco[/quote]
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Artorius
Verfasst am: 16. Mai 2014 20:07
Titel:
Super, vielen Dank für Eure Hilfe!!!!
Dann noch ein schönes Wochenende zusammen
GvC
Verfasst am: 16. Mai 2014 19:36
Titel:
Ja, das ist richtig.
Artorius
Verfasst am: 16. Mai 2014 18:27
Titel:
jo hi,
also danke für deine tipps und Erklärungen
das man die Geschwindigkeiten der stoßenden Massen nach dem jeweiligen Stoß nicht beachten brauch, da sie ja nicht nochmal auf die anderen massen stoßen habe ich nicht beachtet^^ dachte halt man müsste sie einbringen, sozusagen als beweis der Energie-/Impulserhaltung und das daher die summe der Energie bzw Impulse null ergibt.
also hier mal mein Ergebnis (dank dir!!!!)
v3''= 4*m2*m1*v1/(m2+m3)*(m1+m2)
=> Ekin,m3 (m2)= 0,5*m3*(4*m2*m1*v1/(m2+m3)*(m1+m2))^2
=> dEkin,m3 (m2)/dm2
=16*(v1^2)*m3*(m1^2)*(m2*m3*m1-m2^3)/(m2+m3)^3*(m2+m1)^3
Jetzt muss ich die Gleichung =0 setzen und m2 bestimmen. da die Gleichung 0 ergibt wenn der zähler 0 ist, habe ich auch nur diesen betrachtet
=> 16(v1^2)*(m3^2)*(m1^3)*m2-16(v1^2)*m3*(m1^2)*(m2^3)=0
nach weiteren Umformungen habe ich erhalten:
m2^2=16(v1^2)*(m3^2)*(m1^3)/16(v1^2)*m3*(m1^2)
=> m2= Wurzel aus m1*m3
hoffe das ist richtig!!!????
auf jeden fall nochmals danke für die hilfe
GvC
Verfasst am: 16. Mai 2014 15:21
Titel:
Die Geschwindigkeit v3'' in die Energieformel einzusetzen, macht die Sache unnötig kompliziert. Die kinetische Energie der Kugel 3 ist nämlich maximal, wenn ihre Geschwindigkeit maximal ist. Es genügt also, das Maximum der Geschwindigkeit zu bestimmen.
as_string
Verfasst am: 16. Mai 2014 09:09
Titel:
Artorius hat Folgendes geschrieben:
also system1:
Energie: 0,5*m1*v1^2=0,5m1*v1`^2+0,5*m2*v2`^2
Impuls: m1*v1=m1*v1`+m2*v2`
system2:
Energie: 0,5*m2*v2^2=m2*v2`^2+0,5*m3*v3`^2
Impuls: m2*v2=m2*v2`+m3*v3`
mit v2´aus System 1 ist gleich v2 aus System 2.
Das ist schon einmal alles richtig soweit. Allerdings ist der zentrale elastische Stoß so ein Standardfall, dass es natürlich dafür auch schon längst eine Lösung gibt. Die ist nicht so schwer, sie selbst auszurechnen, aber sie steht z. B. auch auf Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Sto%C3%9F_%28Physik%29#Elastischer_Sto.C3.9F
Dort sind ziemlich am Ende des Kapitels zwei Formeln für v1' und v2' angegeben.
Dabei sind diese Formeln eigentlich noch etwas zu allgemein, weil bei uns jeweils die Geschwindigkeit der gestoßenen Masse vor dem Stoß ja 0 ist.
Übrigens würde ich nicht einmal v2' und dann v2 nehmen: Mach einfach im ersten Stoß v1 und v2', dann im zweiten Stoß v2' und v3". Sonst geht das durcheinander!
Artorius hat Folgendes geschrieben:
zu vergessen sind ja auch nicht die werte für die Geschwindigkeiten nach den stößen (zb v1´)
Du meinst die Geschwindigkeiten der stoßenden Massen nach dem jeweiligen Stoß? Die sind egal: Die sind auf jeden Fall geringer, als die Geschwindigkeiten der jeweils gestoßenen Massen. Deshalb berühren die sich (erstmal) so wie so nicht nochmal. Dann ist es auch egal, wie die Geschwindigkeit konkret ist.
Du hast also dann die beiden Gleichungen:
Und hier kannst Du jetzt in der zweiten einfach v2' durch die erste ersetzen. Dann kommt v2 schon gar nicht mehr vor, nur noch m2 ist unbekannt und das soll ja auch so sein (siehe später...).
Aus dem v3" kannst Du jetzt die kinetische Energie angeben. Die ist dann voll bestimmt, nur m2 ist noch unbekannt. Tipp: Setze bitte nicht die Zahlenwerte ein, das macht alles nur noch viel unübersichtlicher! Dann musst Du nämlich sonst auch noch alle Einheiten einsetzen und was weiß ich nicht alles... Das geht sicher schief!
Du hast also am Ende eine Energie, die nur von m2 abhängt, alle anderen Werte sind fix gegeben. Du kannst das also einfach ansehen wie eine Funktion namens E, die von der Variablen m2 abhängt, also einfach
statt einem
, wie es Dir vielleicht bekannter ist.
Von dieser Funktion E(m2) kannst Du jetzt genau so eine Ableitung nach m2 bilden, wie Du von f(x) eine Ableitung nach x machen kannst. Du willst nämlich von der E-Funktion jetzt einfach ein Maximum finden und bei der f(x)-Funktion würdest Du in so einem Fall ja auch einfach eine Ableitung machen und diese dann = 0 setzen, richtig? Das ist hier jetzt genau das selbe.
Gruß
Marco
Artorius
Verfasst am: 15. Mai 2014 22:53
Titel:
Ah super, erstmal danke für deinen tipp.
das mit den Ableitungen verstehe ích leider nicht so ganz. habe mir das Problem halt in 2 Systeme eingeteilt mit der impuls- und energieerhaltung.
also system1:
Energie: 0,5*m1*v1^2=0,5m1*v1`^2+0,5*m2*v2`^2
Impuls: m1*v1=m1*v1`+m2*v2`
system2:
Energie: 0,5*m2*v2^2=m2*v2`^2+0,5*m3*v3`^2
Impuls: m2*v2=m2*v2`+m3*v3`
mit v2´aus System 1 ist gleich v2 aus System 2.
da mir aber m2 und v2 fehlt kann ich doch gar nicht auf ein konkretes Ergebnis kommen oder??? ich könnte halt durch Umformungen und einsetzen zwar nach m2,v2 gleichsetzen, aber Zahlenwerte scheine ich irgendwie nicht zu erhalten. zu vergessen sind ja auch nicht die werte für die Geschwindigkeiten nach den stößen (zb v1´). oder denke ich hier komplett falsch^^ haha
und überlegt habe ich mir auch: wenn zb v2´=0,2 m/s (aus system1) groß ist dann würde das doch für das zweite System heißen, dass die Geschwindigkeiten dort vor und nach den stößen irgendwo dazwischen liegen müssen und nicht größer als 0,2 sein dürfen, nach den erhaltungssäzuen oder???
hoffe, ich habe nicht zu falsch oder kompliziert gedacht^^
nochmals danke für die hilfe
as_string
Verfasst am: 15. Mai 2014 20:16
Titel:
Die Aufgabe ist:
Wie groß ist die kinetische Energie von m3 nach den ganzen Stößen in Abhängigkeit vom Wert von m2.
Danach bestimmst Du das Maximum von E(m2), indem Du ganz normal von dieser Funktion eine Ableitung machst und nach Nullstellen suchst.
Gruß
Marco
Artorius
Verfasst am: 15. Mai 2014 18:25
Titel: zentraler elastischer Stoß
Meine Frage:
Hallo liebe Leute,
komme mit einer Aufgabenstellung nicht so ganz klar. Sie lautet wie folgt:
Drei Kugeln sind auf einer horizontalen Geraden hintereinander angeordnet. Die Massen der ersten und dritten Kugel betragen m1 und m3. Die zweite Kugel und dritte sind anfangs in Ruhe. Die erste Kugel erhält eine Geschwindigkeit v1 und stößt zentral und elastisch auf die zweite Kugel, diese wiederum macht danach einen zentralen elastischen Stoß mit der dritten Kugel.
a) Wie groß muss die Masse m2 sein, damit die Energie der dritten Kugel nach dem Stoß maximal wird?
geg: m1=1kg v1=1m/s m3=3kg
Ich verstehe nun nicht was mit der max Energie gemeint ist. Ist es die Energie, die m3 haben würde, wenn m1 direkt auf ihn stoßen würde?
Ist es einfach die Energie die m3 erhalten würde, wenn m1 auf m2 stößt und daraus m2 auf m3 stößt und man soll zeigen, dass die Energie einfach ungleich 0 ist?
Oder soll die max Energie von m3 dieselbe sein wie die von m1 vor ihrem Stoß mit m2 bzw die kin Energie während ihrer Bewegung?
Meine Ideen:
Meine Ideen:
Klar, man kann hier die Impuls- sowie die Energieerhaltung anwenden und beide auch kombinieren wenn nötig. Ich weiss halt nur nicht was mit der max Energie gemeint ist und habe daher keine Ahnung wie ich ansetzen soll^^ Vlt müsste man das System hier in zwei Systeme aufteilen und betrachten und die Erhaltungssätze dementsprechend definieren
Würde mich über eure Hilfe sehr freuen und schonmal vielen Dank