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Nachricht |
Acacia
Gast
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 Acacia Verfasst am: 03. Jul 2012 13:38 Titel: hängende Kugel im Kondensator |
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Meine Frage:
Hallo zusammen, ich hänge an folgender Aufgabe fest:
Eine Kugel mit Masse m=1g hänge genau in der Mitte zwischen den Platten eines Kondensators an einem isolierten Faden mit Länge L=1m. Die Spannung am Kondensator sei U=2kV, und der Plattenabstand d=10cm.
1. Berechne die Ladung des Kügelchens für den Fall, dass es um x=0,03m ausgelenkt wird.
Ich habe schon einen Ansatz (siehe unten), aber mir fehlt ein Ausdruck.
Danke im Vorraus für jede Hilfe :)
Meine Ideen:
Zunächst mal hab ich mir eine Skizze gezeichnet. Dabei kam mir die Überlegung, dass die resulierende Gravitationskraft (nach unten recht) betragsmäßig gleich der resultierenden elektrischen Kraft (nach oben rechts) sein muss. Folgende Zusammenhänge hab ich dabei gefunden:
 = mg
 = mgx/L
 = Eq = Uq/d
 = ??
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 03. Jul 2012 17:25 Titel: |
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Hi,
hast du dir schon eine Skizze gemacht?
Wenn nicht, dann zeichne doch bitte eine Skizze.
Welche Kräfte wirken?
_________________
Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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Acacia
Gast
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| Acacia Verfasst am: 03. Jul 2012 18:03 Titel: |
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Hi, ja hier:
imageshack.us/photo/my-images/99/kondensator.jpg/
mit http:\\ davor.
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 04. Jul 2012 07:24 Titel: |
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Hallo Acacia,
Vorschlag: Anmelden.
mfG
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
41.45 KB |
| Angeschaut: |
2153 mal |
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Acacia
Gast
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| Acacia Verfasst am: 05. Jul 2012 19:25 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | Hallo Acacia,
Vorschlag: Anmelden.
mfG |
Ah, danke Franz. Also wie gesagt, das ist meine Skizze, an der ich folgende Beziehungen ermittelt habe:
= mg
= mgx/L
= Eq = Uq/d
= ??
und wie gesagt, finde ich keine passende für die el. Kraft. Hat jemand eine Idee?
Gruß Acacia
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 05. Jul 2012 20:56 Titel: |
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Hi,
ich werds mal versuchen.
Die Kugel wird durch die elektrische Feldkraft im homogenen E-Feld des Plattenkondensators ausgelenkt. Dir sind einige (wichtige!) Angaben gegeben.
=\frac{F_{el.}}{F_g})
=\frac{x}{L})
So, aus diesen Gleichung können wir uns nun eine Zusammenstellen, in der die Angaben der Aufgabenstellung important sind.
Schau dir nochmal die Skizze an und versuche mit dieser Skizze und den genannten Gleichungen eine Formel zu entwerfen.
Gruß Planck1858
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 06. Jul 2012 09:11 Titel: |
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Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass x<<L, lässt sich eine viel einfachere Relation darstellen
mit
Einsetzen und nach Q auflösen, fertig.
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Acacia
Gast
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| Acacia Verfasst am: 06. Jul 2012 14:14 Titel: |
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| planck1858 hat Folgendes geschrieben: | Hi,
ich werds mal versuchen.
Die Kugel wird durch die elektrische Feldkraft im homogenen E-Feld des Plattenkondensators ausgelenkt. Dir sind einige (wichtige!) Angaben gegeben.
So, aus diesen Gleichung können wir uns nun eine Zusammenstellen, in der die Angaben der Aufgabenstellung important sind.
Schau dir nochmal die Skizze an und versuche mit dieser Skizze und den genannten Gleichungen eine Formel zu entwerfen.
Gruß Planck1858 |
Ah ok - danke, ich hab den Tangens total übersehen:
=\frac{{x}}{L})
)
=tan(arcsin(\frac{x}{L}))=\frac{F_{el.}}{F_g}=\frac{Uq}{Lmg} <=> q=\frac{L*m*g*tan(sin(x/L))}{U} )
so richtig? Gruß und Danke. Acacia
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 06. Jul 2012 16:47 Titel: |
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Nein, nicht richtig. die Feldstärke ist doch nicht U/L, sondern U/d. Außerdem fehlt der "arc" vor dem "sin".
Übrigens:
Gib in Deinen TR (auf Bogenmaß umstellen) mal x/L = 0,03 ein, bilde davon den Winkel
und nimm den Tangens davon
}}= ?)
Fällt Dir was auf? Und erinnerst Du Dich in diesemZusammenhang vielleicht an meinen vorigen Beitrag?
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Acacia
Gast
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| Acacia Verfasst am: 06. Jul 2012 23:29 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | Nein, nicht richtig. die Feldstärke ist doch nicht U/L, sondern U/d. Außerdem fehlt der "arc" vor dem "sin".
Übrigens:
Gib in Deinen TR (auf Bogenmaß umstellen) mal x/L = 0,03 ein, bilde davon den Winkel
und nimm den Tangens davon
Fällt Dir was auf? Und erinnerst Du Dich in diesemZusammenhang vielleicht an meinen vorigen Beitrag? |
Hey GvC, danke für deine Korrektur. Bezüglich der Winkelnäherung:
Ich weiß nicht, ob meine Lehrerin das sehen möchte, da sie wahrscheinlich die gesamte Lösung analytisch haben will. Habe gerade nachgerechnet und gesehen, dass es wirklich auf 4 Nachkommastellen genau ist, also eine sehr gute Näherung!
Aber um mal aufs Endergebnis zu kommen, ich habe (wenn man penibel ist^^) nach dem Korrigieren folgendes raus:
)}{U} )
Gruß Acacia 
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 07. Jul 2012 05:23 Titel: |
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Hallo Acacia!
GvC hat Dir oben zu der linearen Näherung  geraten. Du willst es vielleicht besonders "gründlich" machen und ignorierst diesen wichtigen Hinweis. Ein Physiklehrer dürfte jedoch kaum so ... kurzsichtig sein. (Es ist vielleicht, als ob man Rouladen unter dem Mikroskop mit Skalpell und Pinzette mikrogrammweise essen möchte. Geht sicher, aber man verhungert.)
Ohne diese Vereinfachung ist man bei der Lösung von Schwingungsproblemen erschossen und kann 99 von 100 Büchern dazu wegschmeißen. Die Berücksichtigung größerer Amplituden führt schnurgerade in des Teufels Küche (Anharmonizität).
mfG
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Acacia
Gast
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| Acacia Verfasst am: 24. Jul 2012 19:27 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | Hallo Acacia!
GvC hat Dir oben zu der linearen Näherung geraten. Du willst es vielleicht besonders "gründlich" machen und ignorierst diesen wichtigen Hinweis. Ein Physiklehrer dürfte jedoch kaum so ... kurzsichtig sein. (Es ist vielleicht, als ob man Rouladen unter dem Mikroskop mit Skalpell und Pinzette mikrogrammweise essen möchte. Geht sicher, aber man verhungert.)
Ohne diese Vereinfachung ist man bei der Lösung von Schwingungsproblemen erschossen und kann 99 von 100 Büchern dazu wegschmeißen. Die Berücksichtigung größerer Amplituden führt schnurgerade in des Teufels Küche (Anharmonizität).
mfG |
F
Hi franz, habe dein Beitrag erst grade entdeckt, sorry.
Aber du hast Recht! Ich halte die Nährung auch für sinnvoll, schließlich sind wir hier in der Physik und nicht im Matheunterricht ^^
Da ich hierzu keine weitern Fragen mehr habe, danke ich euch für eure Unterstützung
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