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Nachricht |
| index_razor |
Verfasst am: 06. Jul 2015 12:58 Titel: |
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| Das stimmt. Es ist aber üblicher die Fluchtgeschwindigkeit durch die Erdmasse auszudrücken, anstatt durch den Ortsfaktor g. |
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| Widderchen |
Verfasst am: 06. Jul 2015 12:37 Titel: |
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Hallo,
also wenn ich r gegen unendlich laufen lasse, dann erhalte ich durch Umstellen des Erhaltungsausdrucks nach latex] v_0 [/latex]:
.
Viele Grüße
Widderchen |
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| index_razor |
Verfasst am: 05. Jul 2015 22:06 Titel: |
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| Widderchen hat Folgendes geschrieben: | Ok, die kinetische Energie ist im Umkehrpunkt 0 und somit die potentielle Energie im Abstand r + R von der Erdoberfläche maximal groß.
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Du solltest vorsichtiger formulieren. Die potentielle Energie ist nicht maximal bei r+R, sondern im Unendlichen. Mache dir das klar, indem du die Funktion f(r) = -1/r plottest.
Außerdem ist r in der Aufgabenstellung definiert als der Abstand vom Erdmittelpunkt. R ist der Erdradius. Also ist der Abstand von der Erdoberfläche r - R. Entweder ist das mit "Höhe" gemeint, oder r selbst. Das ist relativ egal, aber R+r als Abstand von der Erdoberfläche ergibt keinen Sinn.
| Zitat: |
Zu Beginn ist die kinet. Energie mit Anfangsgeschwindigkeit v_0 gegeben und die potentielle Energie muss auf der Erdoberfläche mgR betragen. Dann muss gemäß Energieerhaltung gelten:
???
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Das stimmt, wenn du im Gegensatz zur Aufgabenstellung mit r den Abstand von der Erdoberfläche meinst.
| Zitat: |
Nun muss ich diesen Ausdruck nach r umstellen.
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Ja.
| Zitat: |
Den Teil mit der Fluchtgeschwindigkeit habe ich nicht verstanden. |
Energieerhaltung gilt auch im Unendlichen. Du mußt dir nur klar machen, wie groß potentielle und kinetische Energie des Körpers im Unendlichen sein müssen. Im Ausdruck für das Potential brauchst du nur r gegen unendlich gehen zu lassen. Die kinetische Energie ist niemals negativ, kann also die Gesamtenergie nur erhöhen. Also ist klar, daß die Geamtenergie nicht minimal ist, sofern die kinetische Energie positiv ist. |
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| Widderchen |
Verfasst am: 05. Jul 2015 21:39 Titel: |
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Ok, die kinetische Energie ist im Umkehrpunkt 0 und somit die potentielle Energie im Abstand r + R von der Erdoberfläche maximal groß. Zu Beginn ist die kinet. Energie mit Anfangsgeschwindigkeit v_0 gegeben und die potentielle Energie muss auf der Erdoberfläche mgR betragen. Dann muss gemäß Energieerhaltung gelten:
???
Nun muss ich diesen Ausdruck nach r umstellen.
Den Teil mit der Fluchtgeschwindigkeit habe ich nicht verstanden. |
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| index_razor |
Verfasst am: 05. Jul 2015 21:16 Titel: |
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| Widderchen hat Folgendes geschrieben: | Ich hätte einfach für eine gegebene Höhe h gesetzt, da das hochgeworfene Objekt an diesem Punkt kurzfristig ruht.
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Die Gesamtenergie kann nur null sein, wenn das Objekt ruht. Das ist am Anfang, also beim Hochwerfen, ja nicht der Fall.
Die potentielle Energie, die du hier vielleicht meinst, hast du bereits im Unendlichen auf null gesetzt. Damit liegt ihr Wert für jede Höhe h fest.
| Zitat: |
Anschließend hätte ich diesen Ausdruck nach r bzw. h im Ausdruck für aufgelöst. Ich erhalte also:
.
Dieser Ansatz ist höchstwahrscheinlich falsch. Woher soll ich die Anfangsbedingungen kennen?
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Aus der Aufgabenstellung: Am Anfang befindet sich das Objekt im Abstand R vom Gravitationszentrum und hat die Geschwindigkeit v_0. Wie groß ist also am Anfang seine Gesamtenergie? Wegen Energieerhaltung ist sie am Umkehrpunkt noch genauso groß. Es gilt also . Was gilt also am Umkehrpunkt für die kinetische Energie und potentielle Energie?
| Zitat: |
Meinst du vielleicht den Ort "0" für die Erdoberfläche und r für den Abstand des Objektes von der Erdoberfläche?
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Wieso "0"? In der Aufgabenstellung heißt der Erdradius R.
| Zitat: |
Die Geschwindigkeit beträgt doch konstant , da die Reibung nicht berücksichtigt werden soll.
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Keine Reibung heißt nicht, daß v konstant ist. Der Körper wird von der Gravitation beschleunigt (bzw. verlangsamt), nicht von Reibung. Wenn die Geschwindigkeit konstant wäre, gäbe es ja nie eine maximale Höhe.
| Zitat: |
Um die Fluchtgeschwindigkeit zu ermiteln, muss
gelten. Einsetzen beider Ausdrücke und Auflösen nach liefert mir dann:
.
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Mit seiner Fluchtgeschwindigkeit entkommt der Körper gerade so ins unendliche. "Gerade so" heißt, seine kinetische Energie geht mit wachsendem Abstand gegen null. Wie groß muß daher seine Anfangsenergie sein? |
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| Widderchen |
Verfasst am: 05. Jul 2015 11:46 Titel: |
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Ich hätte einfach für eine gegebene Höhe h gesetzt, da das hochgeworfene Objekt an diesem Punkt kurzfristig ruht.
Anschließend hätte ich diesen Ausdruck nach r bzw. h im Ausdruck für aufgelöst. Ich erhalte also:
.
Dieser Ansatz ist höchstwahrscheinlich falsch. Woher soll ich die Anfangsbedingungen kennen? Meinst du vielleicht den Ort "0" für die Erdoberfläche und r für den Abstand des Objektes von der Erdoberfläche?
Die Geschwindigkeit beträgt doch konstant , da die Reibung nicht berücksichtigt werden soll.
Um die Fluchtgeschwindigkeit zu ermiteln, muss
gelten. Einsetzen beider Ausdrücke und Auflösen nach liefert mir dann:
.
Viele Grüße
Widderchen |
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| index_razor |
Verfasst am: 04. Jul 2015 07:06 Titel: |
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| Widderchen hat Folgendes geschrieben: | Also doch:
???
Muss ich diesen Ausdruck nun nach r umstellen??
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Dieser Ausdruck ist während der gesamten Bewegung erhalten. Du kennst die Anfangsbedingungen (Abstand und Geschwindigkeit) zum Zeitpunkt des Hochwerfens. Wie lautet der Ausdruck für die Energie zu diesem Zeitpunkt? Wie sieht die Situation am Umkehrpunkt aus? |
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| E=mc² |
Verfasst am: 03. Jul 2015 23:26 Titel: |
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Gravitationskraft:
man kann auch schreiben:
und wenn R der Erdradius
und wenn man dann aus g_E (das, was du vorher einfach g nanntest) g(r) berechnen willst, folgt daraus:
So kommt man auf die anfängliche Formel, ich bin aber eigentlich dafür mit dem "normalen" Gravitationsgesetz zu rechen, das ist mE übersichtlicher.
Und da kommt der springende Punkt: du hast eben 2 Terme mit unterschiedlichen Radien, deren Differenzen du berechnen musst. Eier dieser Radien (zB r1) ist der wo das Objekt am Anfang war (also der Erdradius) und der andere ist der wo da Objekt eben gerade ist. |
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| Widderchen |
Verfasst am: 03. Jul 2015 23:01 Titel: |
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Also doch:
???
Muss ich diesen Ausdruck nun nach r umstellen??
Viele Grüße
Widderchen |
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| E=mc² |
Verfasst am: 03. Jul 2015 22:47 Titel: |
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Naja, macht nur dann Sinn wenn . Im Eingangsposting ist aber eine Funktion gegeben, die nicht kostant ist. Du musst also integrieren. |
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| Widderchen |
Verfasst am: 03. Jul 2015 22:42 Titel: |
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Naja,
es gilt doch .
Viele Grüße
Widderchen |
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| index_razor |
Verfasst am: 03. Jul 2015 21:32 Titel: |
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| Wie lautet denn der Ausdruck für die erhaltene Gesamtenergie eines Körpers mit Geschwindigkeit v im Abstand r > R vom Gravitationszentrum? Was passiert am Umkehrpunkt? |
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| Widderchen |
Verfasst am: 03. Jul 2015 18:51 Titel: |
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hallo,
ja, stimmt, du kannst das "linear" in meiner Aussage ignorieren.
Ich verstehe nicht so ganz, worauf du hinaus willst. Muss ich eine weitere potentelle Energie dazuaddieren, vielleicht , h ist die Höhe des Körpers über der Erdoberfläche ??? Aber r ist doch schon größer als der Erdradius R , gemäß Voraussetzung???
Das verwirrt mich ganz schön.
Viele Grüße
Widderchen |
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| index_razor |
Verfasst am: 03. Jul 2015 18:22 Titel: |
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| Widderchen hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
ich musste die ganze Zeit Differentialgleichungen lösen. also hatte ich angenommen, dass ich auch bei dieser Aufgabe eine Dgl lösen muss.
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Meine Verwunderung bezog sich eher auf das "linear". Im Prinzip kannst du natürlich jedes Problem der Mechanik durch Lösung der Bewegungsgleichung angehen. Nur linear wäre dann hier in jedem Fall nichts.
| Zitat: |
Also wenn ich die Gravitationskraft nach r integriere, erhalte ich:
. Gemäß Energieerhaltungssatz folgt daraus:
. r ist der Abstand vom Erdmittelpunkt bis zum Objekt, also müsste ich diesen ausdruck nach r umstellen ....
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Du hast bei der Integration das Potential im Unendlichen auf null gesetzt, was auch vernünftig ist. Dann hast du aber vergessen, daß der Körper auf der Erdoberfläche schon eine potentielle Energie hatte. |
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| Widderchen |
Verfasst am: 03. Jul 2015 17:51 Titel: |
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Hallo,
ich musste die ganze Zeit Differentialgleichungen lösen. also hatte ich angenommen, dass ich auch bei dieser Aufgabe eine Dgl lösen muss.
Also wenn ich die Gravitationskraft nach r integriere, erhalte ich:
. Gemäß Energieerhaltungssatz folgt daraus:
. r ist der Abstand vom Erdmittelpunkt bis zum Objekt, also müsste ich diesen ausdruck nach r umstellen ....
Ich mache irgendetwas falsch, nur was???
Viele Grüße
Widderchen |
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| index_razor |
Verfasst am: 03. Jul 2015 17:34 Titel: Re: Schwerkraft auf ein Teilchen der Masse m |
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| Widderchen hat Folgendes geschrieben: |
Meine Ideen:
Ich vermute, dass ich eine lineare inhomogene Differentialgleichung 2. Ordnung lösen muss, allerdings weiß ich nicht so recht, wie diese aussehen soll???
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Wieso vermutest du eine lineare Differentialgleichung? Die Lösung ist übrigens viel einfacher mit Hilfe eines Erhaltungssatzes zu finden. |
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| Widderchen |
Verfasst am: 03. Jul 2015 16:30 Titel: Schwerkraft auf ein Teilchen der Masse m |
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Meine Frage: Hallo,
Die Schwerkraft auf ein Teilchen der Masse m im abstand r vom Erdmittelpunkt (für r > R Erdradius) beträgt . Das Teilchen werde mit Geschwindigkeit v0 von der Erdoberfläche senkrecht nach oben geworfen. Reibung wird vernachlässigt. Welche maximale Höhe erreicht das Teilchen für gegebenes v0 ?? Bestimmen Sie die Fluchtgeschwindigkeit, d.h. das kleinste v0 , für das das Teilchen nicht wieder auf die Erde zurückkehrt.
Meine Ideen: Ich vermute, dass ich eine lineare inhomogene Differentialgleichung 2. Ordnung lösen muss, allerdings weiß ich nicht so recht, wie diese aussehen soll???
Ich hoffe, ihr könnt mir witerhelfen.
Viele Grüße Widderchen |
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