Pendel

jasmn · Anmeldungsdatum: 08.11.2015 Beiträge: 55

Ein Pendel besteht aus einem Faden der Länge L, an dessen Ende ein kleiner Pendelkörper mit der Masse m angebracht ist. Dieses Pendel wird bis in die Horizontallage ausgelenkt und anschließend losgelassen (siehe Abb. 1). Am tiefsten Punkt seiner Bahn schlägt der Faden gegen einen kleinen Nagel, der sich in einem Abstand R direkt über diesem tiefsten Punkt befindet. Dabei ist die Nadelachse quer zur Bewegung. Wenn R nur klein genug ist, dann kann der Pendelkörper den Nagel auf einer Kreisbahn umwickeln (siehe Abb. 2). Wichtig ist, dass bei einem solchen Umlauf der Faden immer (auch im Maximum) straff bleibt. Wir machen folgende Angaben: m = 100 g, h = 10 cm, R1 = 3 cm, R2 = 4 cm und R3 = 5 cm.

a) Was ist die Geschwindigkeit am unteren Umkehrpunkt?

b) Was ist die Geschwindigkeit am oberen Umkehrpunkt (Maximum)?

c) Ist für die Radien R1 bis R3 der Faden am oberen Umkehrpunkt noch gespannt? (Wenn der Faden im Maximum gespannt ist, dann ist er auf der gesamten Kreisbahn gespannt.) (Hinweis: Gehen Sie in das rotierende Bezugssystem des Pendelkörpers. Welche Kräfte wirken dann im Maximum und was ist die Resultierende?) Was geschieht, wenn die Kräftesituation so ist, dass der Faden nicht mehr dort gespannt werden kann?

d) Können Sie diese Situation verallgemeinern? Zeigen Sie insbesondere, dass R kleiner als 2/5 L sein muss, damit sich der Pendelkörper auf einer Kreisbahn um den Nagel wickelt.

Ich sitze schon seit drei Stunden an der Aufgabe, aber komme leider zu keinem Ansatz. Ich versteh das Thema von vorne bis hinten nicht..

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1213

Hallo,

was kannst Du denn zur Energie des Pendelkörpers sagen?
Welche Energie hat der Pendelkörper in der Horizontallage (bevor er losgelassen wird)? Und welche Energie hat der Pendelkörper im unteren Umkehrpunkt (in dem Augenblick, in dem der Faden den Nagel berührt)?

Gruß

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861