Die schiefe Ebene; Erklärung der Hangabtriebskraft und Steig

Kassiopeia99 · Anmeldungsdatum: 28.11.2013 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo alle zusammen!!
Ich hab ein Problem mit der Erklärung der schiefen Ebene in meinem Physik Protokoll.
Wir mussten die Hangabtriebskraft eines Wägelchen auf einer schiefen Ebene mit einer Federwaage messen, wobei das Gewicht des Wägelchens, die länge der Rollbahn und der Höhenabstand der Enden der Rollbahn gegeben waren. Aus den Ergebnissen wurde danach die Steigung (h/l) und der Quotient aus F/G errechnet. Wir bemerkten dass das das gleiche Ergebnis brachte. Nur weiß ich leider echt nicht wie ich das in meinem Protokoll erklären sollte.... Und was ich da vielleicht sonst noch erklären könnte...
Ich bin um jede Idee froh!!
Danke schon im Voraus Leute!!

Meine Ideen:
Es tut mir leid Leute aber ich hab wirklich keine ahnung was ich da erklären könnte....
Aber ich vermute es hat etwas mit der Kräftezerlegung bei schiefen Ebenen zu tun....
Sorry nochmal dass ich euch keine Ideen liefern kann Menschen!!!

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Kräftezerlegung ist doch mal etwas, aber leider wird es nie gut erklärt und daher würde ich den Ansatz "einfach mal zerlegen" als falsch betrachten, wenn er nicht begründet wird (in den newtonschen Axiomen wird jedenfalls nicht behauptet, dass man nach Lust und Laune Komponenten auswählen darf). Tatsache ist, dass nicht allein die Gravitationskraft über die Bewegung des Wägelchens entscheidet, sondern die resultierende Kraft, in der auch noch die Wechselwirkung mit der schiefen Ebene (so genannte Zwangskraft) betrachtet werden muss. Nun kann man sagen, aus Symmetriegründen ist die Kraft, mit der die Ebene auf das Wägelchen einwirkt, senkrecht zur Flächennormale. Das ist zwar falsch, weil das Problem wegen der Gravitation nicht wirklich symmetrisch ist, aber anders kann man es auf Schulniveau leider nicht sagen. Im Fließbach wird das sogar als Axiom eingeführt. Außerdem ist die Bewegung nicht frei, sondern es gibt eine Zwangsbedingung: anschaulich heißt das, das Wägelchen kann sich nur auf der schiefen Ebene bewegen. Damit steht fest: Die Summe aus Gravitationskraft und der Zwangskraft, welche senkrecht zur Normale steht, muss in tangentiale Richtung zeigen. Das heißt dann, dass nur die tangentiale Komponente der Gravitationskraft wirksam ist.

Wie geht nun diese Zerlegung? Wichtig ist, dass die Kraft, die du zerlegen willst, in dem rechtwinkligen Dreieck, das du dir denkst, immer die Hypotenuse ist (beliebte Fehlerquelle!). Wenn du dir das aufzeichnest und betrachtest, dass der Winkel zwischen Flächennormale und senkrechter Richtung (der Richtung der Gravitationskraft) gleich dem Neigungswinkel

der Ebene ist, kommst du darauf, dass die tangentiale Komponente der Gravitationskraft gleich

ist. Bzw., die Erkenntnis, das dieser Winkel gleich ist, führt dich direkt zu der Verhältnisgleichung, die du angesprochen hattest (durch Drehung bekommst du eine Situation, in der ein Strahlensatz angewandt werden kann).