Stab auf horizontalen Schienen, Formel für maximales v

leiter33 · Gast

Hallo mal wieder, habe ein neues Problem smile

Erstmal die Aufgabe:

"Ein Stab S (Widerstand 1 Ohm, Masse 0,1kg) kann auf parallelen, horizontalen Schienen reibungsfrei gleiten. Die Schienen, deren elektrischer Widerstand zu vernachlässigen ist, haben den Abstand 0,1m. Ein Magnetfeld der Feldstärke 2,0T durchsetzt die Anordnung senkrecht. Die Spannung U0=10V ist so gepolt, dass der Stab eine nach rechts gerichtete Kraft F erfährt. Am Stab soll außerdem eine nach links gerichtete, konstante Kraft Z angreifen."

Also angenommen, dass Z=0 ist, dann kann man doch erstmal die Anfangsbeschleunigung ausrechnen mit a=F/m wobei F die Lorentzkraft ist?? Wären dann 20m/s^2. Also anders kann ich das schon nicht machen, aber wenn die nach rechts beschleunigende Kraft die Lorentzkraft ist, was schreibe ich dann bei folgendem Aufgabenteil:

b) Erläutern Sie, dass die Beschleunigung während der Bewegung abnimmt.

-> Da hätte ich jetzt irgendwas mit Lenz gesagt und dass die Kraft (die Lorentzkraft??) entgegen der Bewegungsrichtung ist...

c) Z=0, Bestimmen Sie die maximale Geschwindigkeit des Stabes.

--> Da ich nicht weiß welche Kräfte wo angreifen, habe ich da keinen Plan. Wenn ich den Rest aber verstanden hätte, könnte ich c).

Aber jetzt kommts:
d) Nun ist Z größer als 0. Zeigen Sie dass folgende Formel für die maximale Geschwindigkeit des Stabes gilt:

Meine Grundidee zur Formel: Durch die eine Kraft ein v nach rechts, durch die andere Kraft (Z) ein v nach links. Der zweite Teil in der Formel ist die Geschwindigkeit durch die Lorentzkraft.
So, das wars...liegt vll. auch daran, dass ich das Experiment generell nicht verstehe Hilfe

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Zu b)
Durch die Bewegung des Stabes im Magnetfeld wird in ihm eine Spannung induziert, die der anliegenden Spannng entgegengerichtet ist. Dadurch verringert sich nach ohmschem Gesetz der Strom und damit die beschleunigende Kraft. Die Beschleunigung wird Null, wenn er Strom Null ist. Dann ist die Endgeschwindigkeit erreicht.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Zu d)

Die von Dir angegebene Formel

kann nicht stimmen, denn der Term

hat nicht die Dimension einer Geschwindigkeit, sondern die Dimension Geschwindigkeit pro Kraft. Irgendwas kann da also nicht stimmen. Überprüf' das bitte nochmal.

Vermutlich soll das heißen

und ergibt sich aus dem Kräftegleichgewicht von gesamter Lorentzkraft und vorgegebener Kraft Z.

mit