Physik in der Eisenbahn ;)

dannyd · Anmeldungsdatum: 21.11.2008 Beiträge: 49

Hallo ich habe hier eine Aufgabe, mit der ich nicht ganz klar komme...

Ein Eisenbahnwaggon wird aus der Ruhe mit 5m/s^2 in x-Richtung beschleunigt.
Ein Körper mit der Masse m = 2kg gleitet über den rauhen Boder des Waggons. Die entsprechende Gleitreibungszahl ist 0,3. Die Haftreibungszahl beträgt 0,6. Die Anfangsgeschwindigkeit des Körpers beträgt 10m/s relativ zum Waggonboden in x-Richtung.
a) Beschreiben sie die bewegung des Körpers, d.h. bestimmen sie a(t), v(t) und s(t), im Bezugssystem des Waggons mithilfe von Trägheitskräften.
b) Beschreiben sie die bewegung des Körpers, d.h. bestimmen sie a(t), v(t) und s(t), in einem Inertialsystem, wobei sie nur wechselwirkungskräfte betrachten.

So und jetzt meine Fragen:

a) Die Beschleunigung des Waggons wirkt hier als Trägheitskraft oder? Und der Körper wird durch diese Trägheitskraft und die Reibung verzögert bis die Haftkraft errreicht ist. In Bewegung kommt der Körper nicht mehr, da die Haftkraft auf dem Boden größer ist als die beschleunigende Kraft des Waggons.
Also:
a(t) = - 0,3*Fg / m - 5m/s^2
v(t) = v0 + a*t = v0 + (- 0,3*Fg / m - 5m/s^2)*t
s(t) = v0 * t + at^2 / 2 = v0 * t + (- 0,3*Fg / m - 5m/s^2)t^2 / 2

b) In einem Inertialsystem muss ich die Beschleunigung des Waggons nicht beachten oder? D.h. ich betrachte nur die Anfangsgeschwindigkeit des Körpers und die Verzögerung durch die Gleitreibung bis zum Stillstand, wenn die Haftkraft erreicht ist.

Ich wollte also wissen, ob meine Gedanken so alle richtig sind smile

Oder ob ich zum Beispiel die b) falsch betrachtet hab mit der Beschleunigung des Waggons, die ich nicht beachte.

Gruß, Daniel

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

dannyd · Anmeldungsdatum: 21.11.2008 Beiträge: 49

Ja die beschleunigung zeigt in die positive x-Richtung, während die daraus resultierende trägheitskraft auf die losen Körper im waggon in die negative x-Richtung wirkt.

Also ist Ft = m * (-a)

Und hinzu kommt dann noch die Gleitreibungskraft als zusätzliche verzögernde kraft. Aber der Körper bleibt dann erst stehen, wenn die Geschwindigkeit gleich null ist oder? das mit dem bis die haftreibungskraft erreicht ist war falsch oder?

Aber dann müsste die aufgabe richtig sein?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

dannyd · Anmeldungsdatum: 21.11.2008 Beiträge: 49

Ja in b) ist ist der stillstand erreicht, wenn der körper durch die Gleitreibungskraft stehen bleibt. die Haftreibungskraft ist sozusagen nicht nötig.

Man muss eben in der Aufgabe noch den Definitionsbereich für t bestimmen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

dannyd · Anmeldungsdatum: 21.11.2008 Beiträge: 49

Dass der Körper durch die Gleitreibung auf dem rauhen Boden abgebremst wird, bis er haften bleibt durch die hohe Haftkraft.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Und wenn der dir dann sagt, dass er glaubt, der Körper werde dann doch mit dem Zug mitbeschleunigt und deshalb immer schneller?

dannyd · Anmeldungsdatum: 21.11.2008 Beiträge: 49

hm stimmt... aber was hat dann das mit dem nur die wechselwirkungskräfte beachten zu sagen?
Also gilt:

Aber ich muss dann ja noch irgendwie sagen, dass der letzte Teil ab einer bestimmten Zeit nicht mehr gilt. Wie mache ich dann das?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

dannyd · Anmeldungsdatum: 21.11.2008 Beiträge: 49

ja indem ich für v = 0m/s einsetze...

Dann nach t auflösen ...

Also schreib ich dann einfach mit dieser großen geschweiften Klammer eine Gleichung mit Fgr für t<als der berechnete Wert
und die andere eben ohne Fgr ab dem berechneten wert.

Also dann dank ich dir ganz herzlich für deine Hilfe smile

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788