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[quote="Annki"]uuuups...... komisch, wie bin ich nur auf Fz = v²rm gekommen?? Habs einfach bei Google eingegeben: naja : Fz= (v²m)/r dann ist (jetzt bitte bitte nich schon wieder so ein doofer Fehler *ggg*) tan (alpha) = v²/(r*g) -> alpha: 89,024°.......sorry, wenn ich schon wieder lachen muss!!! Mir schwant übles....... Okay zu dieser Überhöhung bin ich deswegen gekommen: [img]http://img337.imageshack.us/img337/643/physikerboardzeichnung5mn9.png[/img] Ich weiß, dass ich nicht sagen darf "man sieht ja"... also das ist ein Rechteck, da Fz waagrecht und Fg senkrecht wirken => rechter Winkel. Das bedeutet, die Restwinkel auserhalb des Rechtecks müssen zusammen auf jeden Fall 90° ergeben. Die Resultierende ist die Kraft die frontal auf die Schienen wirken soll, deswegen in der Zeichnung im rechten Winkel zur "schiefen Ebene". Das bedeutet ich kann den einen Restwinkel (in der Zeichnung der linke neben alpha) mit 90° - alpha ausrechnen. Da Fg senkrecht runter geht ist da rechterwinkel => 180°-90°-alpha = der Winkel von der schiefen Ebene unten. Jetzt kenn ich den Schienenabstand und kann mir sinus die Gegenkathete(überhöhung) ausrechnen..... Das wären jedoch mit alpha= 89,024° ganze 1434,79mm ;( (ist schon wieder wie oben erwartet äußerst unrealistisch!!) Haach, okay wahrscheinlich ist irgendwas mit der Dreieckinterpretation falsch, Hab mich auch schon immer gewundert, dass man Krafteinheiten und Längeneinheiten in einer Zeichnung überhaupt verbinden darf, geschweige den überhaut mit denen zusammen rechnen darf.... *möööp* greetz Annki :) never mind always.......[/quote]
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dermarkus
Verfasst am: 05. Apr 2007 11:40
Titel:
Mit den Werten, die du für die Kräfte ausgerechnet hast, bin ich einverstanden
Die Schienen wird es freuen, dass sich diese Kräfte auf die gesamte Länge des Zuges verteilen, dann sind sie leichter auszuhalten
Beim Ausrechnen der Überhöhung hast du dich noch irgendwo im Taschenrechner vertippt, mit den nunmehr korrekten Werten und korrekten Formeln bekomme ich da deutlich mehr als 2 mm Überhöhung.
Annki
Verfasst am: 04. Apr 2007 22:22
Titel:
dermarkus hat Folgendes geschrieben:
Und eine kleine Anmerkung: Die Schritte
Annki hat Folgendes geschrieben:
m= Fz r/v²
Fg = (Fz r/v²) *g
sind ein bisschen komplizierter als nötig, du kannst sie auch weglassen und einfach direkt die Gleichungen für Fz und Fg in deine Gleichung für
einsetzen.
stimmt
!!!!
Also noch mal das Ergebniss mit 2500(!!)m Radius: Überhöhung=1,95mm
Das Ergebniss find ich ganz schön wenig, wenn man bedenkt, dass diese Schienen ja auf Steinen gestellt sind, da würden diese 1,95mm doch echt voll schwierig hinzubekommen sein.
Meinst du die Bahnleute rechnen das für solche Kurven aus, oder lassens einfach komplett weg? Natürlich kann ich mir nicht wirklich vorstellen WELCHE kräfte da alles auf die Schienen wirken..... wer weiß vielleicht sind 2mm Überhöhung (Schienen)überlebenswichtig
.
Also Google spuckt aus, das ein Schnellzug (ICE) leer 365t wiegt .....schon nicht schlecht *ggg* Dieses Koloss auf 120Km/h zu kriegen ist fast schon unbegreiflich (bei sowas bekomm ich immer Sternchen in den Augen
)
Naja angenommen das Teil wiegt halt 365000kg und die gleichen Angaben wie in der Aufgabe stehen dann wäre die resultierende Kraft auf die Schienen:
365000kg * 9,81m/sec² = 3580650N =Fg
(33.3333²m/sec * 365000Kg) / 2500m = 162222,22N = Fz
162222,22N² * 3580650N² = Fr²
Fr = 3584322,87N
Boha, ist ja nicht schlecht!! Die armen, armen Schienen
Aber wirklich vorstellen, ob diese 2mm so wichtig sind??? Naja, ich frag ma meinen Opa der ist Eisenbahnfreak (wofür Opas doch alles gut sind *ggg* LOL!)
Vielen Dank nochmal für die tolle Hilfe und fürs viele Zeitnehmen!!!!!!!!!!
greetz annki
dermarkus
Verfasst am: 04. Apr 2007 19:57
Titel:
Einverstanden, das sieht schon viel besser aus
Mit dieser Rechnung bin ich komplett einverstanden, bis auf einen einzigen Fehler, der noch drin ist: In
Annki hat Folgendes geschrieben:
r = 25000m
(<= und da!!)
ist eine Null zuviel, wenn du nochmal in die Aufgabenstellung schaust und vergleichst
-----------------------------------------------
Und eine kleine Anmerkung: Die Schritte
Annki hat Folgendes geschrieben:
m= Fz r/v²
Fg = (Fz r/v²) *g
sind ein bisschen komplizierter als nötig, du kannst sie auch weglassen und einfach direkt die Gleichungen für Fz und Fg in deine Gleichung für
einsetzen.
Annki
Verfasst am: 04. Apr 2007 13:14
Titel:
Ja okay, also hier mal alles in den versch. Schritten:
tan(a) = Fz/Fg
Fz = mv²/r
Fg = m*g
m= Fz r/v²
Fg = (Fz r/v²) *g
tan (a) = Fz/(Fz r/v²) *g = v²/rg
v= 120Km/h = 33,3333 m/sec
(<= hier war mein Fehler!!)
r = 25000m
(<= und da!!)
g = 9.81m/sec²
(<= oder wie mans sehen will auch da!!)
tan(a) = 33,33²/ (25000*9,81) = 0,0045305
=> a(lpha) = 0,2596°
sieht doch schon viel besser aus *g*
So und jetzt zu dem Dreieck und der Überhöhung!!
sin(a) = Überhöhung/ Schienenabstand
sin(a) * Schienenabstand = Überhöhung
sin(0,2596) * 1435mm = 6,5012mm
Hey, das sieht doch viiiiieeeeel besser aus *ggggg* Was sagst du dazu??
greetz Annki
dermarkus
Verfasst am: 03. Apr 2007 22:55
Titel:
Einverstanden, die Formel für die Zentrifugalkraft stimmt jetzt
Annki hat Folgendes geschrieben:
tan (alpha) = v²/(r*g) -> alpha: 89,024°.......
Magst du mal komplett verraten, wie deine Rechungen jeweils aussehen? Also jeweils immer Formel, dann Werte samt Einheiten einsetzen, dann das Ergebnis? Dann muss ich nicht anhand des Ergebnisses raten, was da schiefgegangen sein könnte
Hast du zum Beispiel darauf geachtet, dass die km/h in m/s umgerechnet werden müssen?
------------
Damit, dass der Winkel alpha auch der Winkel links in dem Dreieck mit den drei blauen Eckpunkten ist, bin ich einverstanden
Zitat:
Jetzt kenn ich den Schienenabstand und kann mir sinus die Gegenkathete(überhöhung) ausrechnen..... Das wären jedoch mit alpha= 89,024° ganze 1434,79mm
Magst du auch hier einfach die komplette Rechnung angeben? Welche Formel liest du aus dem Dreieck mit den drei blauen Punkten ab? Wie lautet diese Formel mit eingesetzten Werten samt Einheiten? Was kommt dann raus?
Annki
Verfasst am: 03. Apr 2007 22:19
Titel:
uuuups...... komisch, wie bin ich nur auf Fz = v²rm gekommen?? Habs einfach bei Google eingegeben: naja : Fz= (v²m)/r
dann ist (jetzt bitte bitte nich schon wieder so ein doofer Fehler *ggg*)
tan (alpha) = v²/(r*g) -> alpha: 89,024°.......sorry, wenn ich schon wieder lachen muss!!! Mir schwant übles.......
Okay zu dieser Überhöhung bin ich deswegen gekommen:
http://img337.imageshack.us/img337/643/physikerboardzeichnung5mn9.png
Ich weiß, dass ich nicht sagen darf "man sieht ja"... also das ist ein Rechteck, da Fz waagrecht und Fg senkrecht wirken => rechter Winkel. Das bedeutet, die Restwinkel auserhalb des Rechtecks müssen zusammen auf jeden Fall 90° ergeben. Die Resultierende ist die Kraft die frontal auf die Schienen wirken soll, deswegen in der Zeichnung im rechten Winkel zur "schiefen Ebene". Das bedeutet ich kann den einen Restwinkel (in der Zeichnung der linke neben alpha) mit 90° - alpha ausrechnen. Da Fg senkrecht runter geht ist da rechterwinkel => 180°-90°-alpha = der Winkel von der schiefen Ebene unten.
Jetzt kenn ich den Schienenabstand und kann mir sinus die Gegenkathete(überhöhung) ausrechnen..... Das wären jedoch mit alpha= 89,024° ganze 1434,79mm
(ist schon wieder wie oben erwartet äußerst unrealistisch!!)
Haach, okay wahrscheinlich ist irgendwas mit der Dreieckinterpretation falsch, Hab mich auch schon immer gewundert, dass man Krafteinheiten und Längeneinheiten in einer Zeichnung überhaupt verbinden darf, geschweige den überhaut mit denen zusammen rechnen darf.... *möööp*
greetz Annki
never mind always.......
dermarkus
Verfasst am: 03. Apr 2007 21:35
Titel:
Annki hat Folgendes geschrieben:
also ich bin mir jetzt noch sicherer, dass da irgendwas falsch ist *smile*
Einverstanden
, da ist vor allem noch eines:
Überprüf noch mal ganz genau deine Formel für die Zentrifugalkraft, am besten, indem du sie nochmal nachschlägst
Die enthält bisher noch einen Fehler.
---------------------------------------------
Und magst du dann als zweites noch mal genau hinschauen, aus welchem Dreieck und mit welcher Formel, die du aus diesem Dreieck abliest, du aus dem Steigungswinkel der Ebene alpha und dem Schienenabstand die Überhöhung ausrechnest?
Annki
Verfasst am: 03. Apr 2007 15:40
Titel:
dermarkus hat Folgendes geschrieben:
Annki hat Folgendes geschrieben:
alpha ist in diesem Fall tan von Fz/ Fg.
Kann es sein, dass du da sagen möchtest: tan von alpha ist Fz/Fg ?
*ggg* LOL! Jau, meint ich ja
Das mit dem einsetzten hab ich jetzt auch besser: tan von alpha (
) ist dann (v²r)/g, aber lustig ist, da kommt trotzallem der gleiche Winkel raus 89,99grad. Nur das find ich irgendwie krass, weil dann ist das Parallelogramm extrem in die Länge gezogen und die Zentrifugalkraft annähernd riesig!! Warum glaube ich das irgendwie nicht??
Also angenommen ich kenne alpha, dann muss ich
[180grad - (alpha plus 90grad) + 90grad - 180grad = alpha ]
rechnen, dass heißt der winkel alpha gibt an wie stark die Steigung ist. Mit alpha 89.99 wäre die Überhöhung dann (äuserst unrealistisch) 1434.99mm hoch
Joa.....mmmmh....also ich bin mir jetzt noch sicherer, dass da irgedwas falsch ist *smile*)
Dermarkus, Bist du Physik-Student oder sowas in der Art?? Ich wollte auf jeden Fall riesig DANKE sagen!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Ich bin zuversichtlich irgendwann die richtige Lösung zu errechnen
*ggg*
greetz Annki
dermarkus
Verfasst am: 31. März 2007 22:41
Titel:
Mit deiner Skizze bin ich nun einverstanden
Annki hat Folgendes geschrieben:
alpha ist in diesem Fall tan von Fz/ Fg.
Kann es sein, dass du da sagen möchtest: tan von alpha ist Fz/Fg ?
Zitat:
Dann ist tan(alpha) = v²r
Da hast du dich glaube ich beim Einsetzen von Fz und Fg vertan. Magst du das nochmal sorgfältig machen ?
Die Formel für Fg ist ja Fg= m*g.
Und bei der Formel für Fz hast du dich noch vertan. Tipp: Mit dem r ist noch was falsch in deiner Formel Fz=m*r*v².
Wenn du dann den Winkel alpha kennst, kannst du dich dann direkt schon daran machen, die gesuchte Überhöhung auszurechnen?
Annki
Verfasst am: 31. März 2007 20:40
Titel:
http://img337.imageshack.us/img337/643/physikerboardzeichnung5mn9.png
So da hab ich das jetzt mal richtig eingezeichnet, da entsteht ein Kräfteprallelogramm und alpha ist in diesem Fall tan von Fz/ Fg.
Dann ist tan(alpha) = v²r = 120² * 25
alpha ist 89,99grad
Fr = mv²r/sin(alpha)
mmh, ich konnte beweisen dass fr = fr ist, dass ich m noch immer nicht kenne und und und....nur dem Ergebniss bin ich nicht näher gekommen *muhahaha* Das ist ja echt übertrieben!
greetz Annki
Gn8! *Grrrrr*
dermarkus
Verfasst am: 31. März 2007 19:27
Titel:
Mit deiner Skizze bin ich noch nicht einverstanden: Tipp: Lass die Gewichtskraft und die Zentrifugalkraft beide im selben Punkt beginnen, dann siehst du noch leichter, dass die resultierende Kraft nach schräg rechts unten zeigen muss, wenn sie die Summe dieser beiden Kräfte sein soll.
Kannst du dabei deine Skizze so zeichnen, dass die Gewichtskraft gerade so lang ist, dass die resultierende Kraft genau senkrecht auf der Ebene der Schienen steht?
Was du dann versuchen solltst, aus der Skizze auszurechnen, ist der Winkel, den die resultierende Kraft zur Vertikalen bildet.
Annki
Verfasst am: 31. März 2007 19:19
Titel:
http://img158.imageshack.us/img158/8438/physikerboardzeichnung4iv9.png
So okay, also hab die Gewichtskraft miteingebaut und dann ergibt sich daraus:
Fr² = Fz² + Fg²
Ich könnte jetzt in Fg = Fz/(r*v²) einsetzen allerdings fehlt mir dann leider immernoch die Fz..... Ich müsste irgendwo noch eine Nebenbedinung rauslesen um die 3. Variable (Fr) rauszubekommen um daraus die Überhöhung auszurechnen!
Ich muss gestehen von Vektoren hab ich schon viel gehört, aber ich weiß noch nicht was das ist, hoffe aber das kommt dieses Schuljahr mal dran ;-)
Dann hatte ich ja noch die Überlegung, dass die Zentrifugalkraft gleich sein muss, da ja auch die Gewichtskraft gleich ist, also Fz mit r gleich dem Fz mit r-a .
Nur dann kommt da sowas raus S² = - ܲ und da kann ich ja nicht die Wurzel draus ziehen..... also stimmts nicht *mööp*!
mmmh......ich halte wieder fest:
Fg = Fz/ (rv²)
Fz = mrv²
Fr² = (mrv²)² + (mrv²/ (rv²))² = (mrv²)² + (m)²
Schön wärs gewesen wenn sich m wegkürzt aber das tuts ja schon die ganze Zeit nicht, brauch also nur noch eine Bestimmung, eine Überlegung ich wette nur ein klitzekleines Gleichsetzen *g* *krisekrieg*......nur welche/s???
greetz Annki
dermarkus
Verfasst am: 31. März 2007 18:02
Titel:
In deinen Skizzen ist schon vieles sehr gut
Den Geschwindigkeitsvektor hast du in der mittleren Skizze richtig eingezeichnet (und sicher in der oberen Skizze richtig gemeint
). Diesen Geschwindigkeitsvektor brauchst du allerdings nicht für die Kräftebetrachtung, denn die Geschwindigkeit ist ja keine Kraft.
---------------------------------------
Du hast in deinen Skizzen immer sowohl die Zentripetalkraft als auch die Zentrifugalkraft eingezeichnet. Von diesen beiden Kräften wird aber jeweils immer nur eine auf einmal: Die Zentripetalkraft wirkt, wenn du das ganze von außen betrachtest (also in einem Inertialsystem), und die Zentrifugalkraft wirkt, wenn du das ganze im System des Autos (mitrotierendes Bezugssystem) betrachtest.
Ich schlage mal vor, nimm das mitrotierende System, lass also die Zentripetalkraft weg und lass die Zentripetalkraft in deiner Skizze.
-------------------------------------------
Und nun ein Tipp, wie du deine oberste Skizze verwenden kannst, um die Aufgabe zu lösen: Zeichne nun in die oberste Skizze nun noch die Gewichtskraft mit ein, die wirkt ja senkrecht nach unten.
Und dann muss die vektorielle Summe aus Gewichtskraft und Zentrifugalkraft eine Gesamtkraft ergeben, die senkrecht auf den Schienen steht. Bekommst du damit ein Kräftedreieck in deiner Skizze oben, mit dem du weiterrechnen kannst?
Annki
Verfasst am: 31. März 2007 17:41
Titel:
http://img114.imageshack.us/img114/6262/physikerboardzeichnung2gv2.png
Hi jetzt hab ich endlich mal Zeit mich wirklich damit zu beschäftigen....
Also hier ist eine Zeichnung von der Sicht hinter dem Zug (endlich kann ich hier auch Bilder reintun *ggg*)
http://img529.imageshack.us/img529/5/physikerboardzeichnung1nm2.png
Und das hier ist die Sicht von oben ausgesehen, tjo..... ich hab halt die Zentripetalkraft und diese "Geschwindigkeitskraft" konnte leider nich herausfinden, wie diese Kraft angegeben werden soll!?!?
Weiterkommen tu ich leider immer noch nicht mir fehlt einfach irgendwas... m wäre jetzt nich das Problem aber vielleicht mal ne grundlegende Überlegung ;-) Ich gehe der Annahme richtig, dass die Resultierende sich leider nicht einfach schön halb halb auf die Schienen aufteilt.
Zentriepetalkraft; ist die in diesem Fall sowohl auf der überhöhten alsauch auf der niedrigeren Schiene gleich? Ja oder? weil ja die Fg immer gleich ist und die Schienen überall gleich stark belastet werden sollen. Fg ist konstant dann muss auch Fz konstant sein, oder? weil ja Fg² + Fz2 = Fr²dann hats was mit den verschiedenen Radien zu tun oder? Ist denn der Radius so gemeint, dass er den Rand der oberen Schiene misst oder eher den der unteren?
http://img106.imageshack.us/img106/5937/physikerboardzeichnung3tx7.png
Ohje das ist jetzt aber recht viel geworden......Würde mich aber echt sehr über einen guten Ratschlag freuen!!!!!!
greetz annki
dermarkus
Verfasst am: 28. März 2007 12:53
Titel:
Deine Überlegungen zur Skizze sind schon ziemlich gut
Magst du damit mal eine Skizze machen und die hier reinstellen?
Cathynina
Verfasst am: 27. März 2007 15:44
Titel:
Hallo
Ich lerne gerade für die Physikklausur, die ich übermorgen schreibe und wollte genau die gleiche aufgabe rechnen und bin nun ja mal ziemlich froh, scheinbar nciht die einzige mit diesen problemen zu sein
Dass ich eine Skizze zeichnen sollte, das habe ich mir auch überlegt, allerdings ist genau das mein Problem, ich weiß nicht, wie bzw in welche Richtugn die Zentrifugalkraft dann auf die Schienen wirken soll
ist das vielleicht wieder mal eine von den aufgaben wo man irgendwie ein kräfteparallelogramm einzeichnen muss???? mit gewichtskraft(senkrecht) und zentrifigalkraft(waagerecht) und irgendwie ner resultierenden kraft??? das ist das einzige was mit eingefallen ist, aber ich hab da keinen zusammenhang gefunden, wie mir das helfen könnte^^
Wär nett wenn hier gleich mal irgendjmnd seine idee/lösung schreiben könnte
dermarkus
Verfasst am: 14. März 2007 22:16
Titel:
Dass ihr das m nicht zu kennen braucht, um das auszurechnen, merkt ihr, wenn ihr die Formeln alle schon aufgestellt habt, dann kürzt sich das m raus
Annki
Verfasst am: 14. März 2007 22:09
Titel:
hallo schaefchen,
mich würde die Lösung echt mal interessieren!! Kannst du sie hier reinstellen, wenn ihr die Hausis besprochen habt?
Wäre echt total nett, ich komme da auch überhaupt nicht weiter, irgendwas fehlt immer, sei es m oder Fz oder ein Winkel *ggg*
greetz annki
schaefchen
Verfasst am: 13. März 2007 20:57
Titel:
Hmm... ne krieg ich nicht hin.
Aber trotzdem Danke, dass du versucht hast mir zu helfen.
dermarkus
Verfasst am: 13. März 2007 18:28
Titel:
Na, du könntest ja einfach mal anfangen, den Zug schematisch zu zeichnen, dann die schrägen Schienen, und dann die Kräfte, die auf diesen Zug wirken (Welche sind das, und in welche Richtungen wirken diese Kräfte?)
schaefchen
Verfasst am: 13. März 2007 18:18
Titel:
Das ist doch die Zentripetalkraft oder?
Naja, ich habe auch keine Skizze, weil ich nicht weiß, wie ich sie anfertigen soll.
dermarkus
Verfasst am: 13. März 2007 18:05
Titel:
OK, das ist schon mal eine von den Formeln, die du hier gebrauchen kannst. Wie heißt denn die Kraft in dieser Formel?
Kannst du diese Kraft in deine Skizze einzeichnen und diese Skizze hier zeigen?
Um herauszufinden, wie du diese Aufgabe lösen kannst, brauchst du nämlich eine Skizze.
schaefchen
Verfasst am: 13. März 2007 17:50
Titel:
Also ich kenne die Formel
F=m*r*(2[pi]*f)²
Und ich weiß nicht, wie ich damit ansetzen soll, weil ich ja keine Masse gegeben habe.
dermarkus
Verfasst am: 13. März 2007 17:37
Titel:
Was weißt du denn selbst schon dazu, und wie weit bist du selbst schon gekommen?
Welche Formeln kennst du schon, die dir hier weiterhelfen könnten?
Hast du dir schon die Skizze gemacht, in der du siehst, was hier passiert? Magst du diese Skizze mal am besten hier reinstellen?
schaefchen
Verfasst am: 13. März 2007 16:27
Titel: Kräfte bei der Kreisbewegung
Hallo.
Ich habe ein Problem mit meiner Physikhausaufgabe:
Ein Schnellzug durchfährt mit der Geschwindigkeit v=120 km/h eine Kurve vom Radius r=2500m. Wie groß muss man die Überhöhung ü (in mm) der äußeren Schiene (Spurweite w=1435mm) wählen, damit beide Schienen gleich belastet werden?
Ich habe keine Ahnung, wie ich das lösen soll!
Wäre nett, wenn mir jemand helfen könnte.