Problem bei Energie Erhaltungssatz

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Hallo!

Ich habe ein Problem bei folgender Aufgabe.

http://pic-hoster.net/upload/20533/phy1WS07-08.jpg

Normalerweise kann ich solche Aufgaben ganz gut aber hier versteh ich nicht alles. Die Reibungskraft wirkt ja entgegen der Zugrichtung also dachte ich mir:

Bei der Normalkraft bin ich mir nicht sicher. Der Schlitten wird ja durch den Zug etwas angehoben also ist FN ja größer FG. Dann müsste aber das FN auch noch in die Berechnung oder irre ich?
Kann das mal jemand richtig erklären bitte? Ich komme nicht weiter und bin schon länger dran. Zum Schluss müssen über 500N rauskommen für die Kraft FS.
Die 5 in der zweiten Gleichung sollte eigentlich ein Mü sein.[/img]

Für Fs sollen es 526,49N sein und für Fr=473,2

Ich bekomme beides nicht raus.

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

Die Reibungskraft wirkt entgegen der Bewegungsrichtung, das stimmt.
Wenn an der Kiste schräg gezogen wird, kann man die horizontale (hier parallel zur Oberfläche) und die vertikale (senkrechte) Komponente der Kraft betrachten.
Über den Winkel kannst du mithilfe von sin und cos diese Komponenten berechnen, weil die vertikale und horizontale Komponente der Kraft mit dem schrägen Kraftvektor ein rechtwinkliges Dreieck bilden (kannst du dir auch in die Skizze einmalen).

Die Normalkraft ist entscheidend für den Betrag der Reibungskraft. Die Normalkraft ist die Kraft, die senkrecht zur Oberfläche steht, also die Kiste "senkrecht auf die Oberfläche drückt".

Bei einer nicht geneigten Ebene wie hier ist die Normalkraft einfach nur die Gewichtskraft; jedoch musst du, wie du schon richtig erkannt hast, die senkrechte Komponente der ziehenden Kraft, die die Kiste leicher macht (weil sie entgegen der Gewichtskraft gerichtet ist), noch von der Gewichtskraft abziehen und erhältst damit die resultierende Normalkraft.

Die in Wegrichtung ziehende Komponente der Kraft ist die horizontale Komponente, die kannst du auch über den Winkel bestimmen.

Jetzt eine Frage an dich: Wie groß muss die ziehende Kraft in Wegrichtung im Vergleich zur Reibungskraft sein, damit sich die Kiste bewegt? Wie lässt sich das als Gleichung ausdrücken?

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Danke für die schnelle Antwort.

Deine Frage ist ja genau mein Problem grübelnd

Ich versuch es mal:

Aber müsste ich die Komponenten FSx und FSy nicht addieren damit sie den Resultierenden Kraftvektor von FS ergeben? Ich bin zwar schon weiter aber so ganz dämmert es mir noch nicht. In meinen Gleichungen müsste ich jetzt nur noch den Klammerausdruck rüberbringen. Bei waagerecht angreifenden Kräften ist es nicht so schwer grübelnd

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

du darfst das mü nicht mit ü schreiben Augenzwinkern

(Edit: ah du hast es also schon noch bemerkt)

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Da bekomme ich 572,4N raus aber 526,49 sollten es sein. Ich werd noch wahnsinnig.

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

stell mal deinen Taschenrechner von Bogenmaß auf Gradmaß um Augenzwinkern

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Also diese Aufgabe ist schon recht schwer oder? Gehört die noch zu den einfacheren? Ich muss gestehen das ich da immer noch nicht so ganz durchgeblickt habe. Hast du Tipps wie man an solche Aufgaben am Besten ran geht? Vielen Dank für deine Mühe du hast mir trotzdem sehr geholfen.

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

es ist jedenfalls eine Aufgabe, in der man mehrere Gesetzmäßigkeiten zusammen auf ein Problem anwenden muss, um die Lösung zu erhalten.
Die Lösung hast du jedenfalls schon gefunden Augenzwinkern

Lösungsstrategie ist sich erst mit den Gesetzmäßigkeiten vertraut zu machen, die bei der Aufgabe ein Rolle spielen (wann bewegt sich ein Körper, wie wird die Reibkraft berechnet, wohin ist sie gerichtet...), anschließend zu schauen, wie dies auf die Aufgabe anwendbar ist usw.

Bei der Aufgabe musste man so rangehen, erst mal zu erkennen wann der Körper in der gleichförmigen Bewegung bleibt -> Kraft in Wegrichtung muss so groß sein wie die entgegengesetzte Kraft (=Reibkraft). Denn dann ist die resultierende Kraft auf den Körper 0, und nach dem ersten Newtonschen Axiom ändert er damit also seine Geschwindigkeit nicht mehr
(ist die in Wegrichtung wirkende Kraft größer als die entgegengesetzte Reibkraft, also die resultierende Kraft auf den Körper nicht Null, so wird er beschleunigt mit dieser resultierenden Kraft).

Nächster Schritt sollte sein, die einzelnen für die Aufgabe wichtigen Größen zu bestimmen (Gleichungen) und anschließend zusammen zu betrachten.
Also z.B. erst die Reibkraft bestimmen = Normalkraft mal mü. Normalkraft ist die Kraft, die der Körper auf die Unterlage ausübt, bei der nichtgeneigten Ebene also die Gewichtskraft. Die ziehende Kraft greift aber schräg an, macht den Körper also leichter um die senkrechte Komponente -> berechnen.
Als nächstes die ziehende Komponente in Wegrichtung berechnen.
Dann alles zusammenführen und auflösen.

So das noch mal als Zusammenfassung Augenzwinkern

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Ich wollte jetzt keinen neuen Thread aufmachen deshalb schreib ich jetzt mal hier rein. Ist auch nur ein kleines Anliegen zu folgender Aufgabe.

http://pic-hoster.net/upload/20539/phy1SS06.jpg

Aufgabenteil a bis b habe ich richtig ausgerechnet da passen die Ergebnisse.
In Teil d habe ich ja einen schiefen Wurf. Um die Wurfweite zu bestimmen muss ich vorher die Zeit ausrechnen.
Ich brauche aber die Geschwindigkeit vorm Absprung. Die Geschwindigkeit nach dem Aufsprung des Fahrers beträgt ja 4,5 m/s. Ausgerechnet mit der Formel für den elastischen Stoß. Nun habe ich mir folgendes überlegt um die Geschwindigkeit vor dem Absprung von der Rampe zu erhalten:

Das nach v2 umgestellt und ich bekomme 3,56m/s und da muss ein Fehler vorliegen denn laut Lösung sollten hier 3,23m/s rauskommen. Wo ist da der Fehler drin?

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Hab nochmal nachgerechnet aber den Fehler nicht gefunden.

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Keiner eine Idee?

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

könntest du vielleicht nochmal das Bild reinstellen? Es lässt sich nämlich nicht öffnen.

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

es lässt sich nicht im selben Fenster öffnen, in einem neuen Fenster oder Tab aber schon Augenzwinkern

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

http://pic-hoster.net/upload/20575/phy1SS06.jpg

Hier nochmal der link zum Bild.

Naja vorm Anstieg hat der Fahrer kinetische Energie. Die Reibung ist übrigens sehr wohl mit angegeben und muss auch in die Rechnung mit einfließen auch wenn sie klein ist. Sonst gibts darauf ja keine Punkte. Mir ist nur aufgefallen das ich 2 verschiedene Versionen habe und in der einen ist tatsächlich keine Reibung angegeben also in der die ich hochgeladen habe. Könnte mir nun vorstellen das er beim Anstieg Hubarbeit verrichtet.l

Die Reibung soll übrigens 0,2 betragen

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

also mit gegebener Reibzahl macht dann auch die Angabe von s1 Sinn.
Dann müsste man berücksichtigen, dass die kinetische Energie verringert wird durch Reibung und Hubarbeit.

Die 3,23 m/s bekomme ich bei reiner Berücksichtigung der Hubarbeit (bzw. Umwandlung in Epot) raus, mit Reibung wird das noch weniger sein.

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Dann erklär mir mal bitte wie du auf die 3,23 kommst. Ich bekomme das nämlich nicht raus

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

Energieerhaltungssatz ohne Reibung:

Änderung (hier: Verringerung) der kinetischen Energie= Änderung (hier: Erhöhung) der potentiellen Energie

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Ich meine in der Berechnung erklärt. Muss leider auch noch Mikroprozessortechnik lernen deshalb kann ich nicht nur Physik machen. Und irgendwie find ich Physik langsam blöd. Ich hätte das jetzt so gedacht das ich:

Vorm Anstieg Kinetische Energie habe. Diese wandelt sich während des Anstiegs in Hubarbeit um und hat am höchsten Punkt, also kurz vorm Absprung wieder kinetische Energie. Ist das Richtig?

Wkin1 = Wkin2 + Wpot

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

ja, ein Teil der kinetischen Energie wird in potentielle Energie umgewandelt, sodass er am obersten Punkt etwas weniger kinetische Energie hat, dafür aber potentielle Energie gewonnen hat um die Höhendifferenz.
Jetzt musst du nur noch die Werte in deine Formel einsetzen mit gesuchtem v2.
Bei Reibung steht rechts vom "="noch +Wreib

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Ja also ist die Formel richtig und mein Gedanke auch. Aber ich komme nicht auf 3,23m/s. ich komm einfach nicht drauf. Ich bekomme für v2² 3,25 raus aber daraus muss ich doch noch die Wurzel ziehen um das quadrat weg zu bekommen.

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

0,5 * m * (v1)² = m*g*h + 0,5 * m * (v2)² , wobei h=1m*sin(30°)=0,5m

Das nach v2 umstellen.

Chris22 · Anmeldungsdatum: 20.11.2010 Beiträge: 22

Tatsächlich! Argghh ich weiß wo mein Fehler war. Ich habe nicht den Sinus genommen sondern den Cosinus. Ich dachte ich nehme da den Cosinus