Einfluss Erdbeschleunigung auf eine erzwungene Schwingung

ignant · Anmeldungsdatum: 04.01.2016 Beiträge: 3

Hallo alle zusammen,

Ich bin auf der Suche nach Antworten zu folgender Problemstellung:

Ich erzwinge eine regellose ungedämpfte Schwingung (Fahrt über "Buckelpiste"). Über zweimaliges Ableiten der Wegkoordinate und dem Schwerpunktsatz kann ich mir die wirkenden Kräfte berechnen. Die Erdbeschleunigung muss einen Einfluss auf die Kräfte haben, soviel ist mir klar. Wenn ich rein rechnerisch vorgehe stellt die Erdbeschleunigung einfach einen off-set zur Beschleunigung aus dem Wegprofil dar. Bauchschmerzen bereitet mir allerdings, dass durch g meine Kräfte alle negativ werden.

Meine Frage: Wo ist der Denkfehler? Es erscheint mir sehr unlogisch bei einer "auf-und-ab" Bewegung den Kraftvektor immer in die selbe Richtung zeigen zu lassen.

Viele Grüße und danke im voraus!

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7462

Willkommen im Physikerboard!

ignant · Anmeldungsdatum: 04.01.2016 Beiträge: 3

Danke für die Antwort!

Aber warum ändert sich die Bewegungsrichtung wenn die Kraft immer in die gleiche Richtung zeigt? Kannst du mir bitte mehr dazu erklären?

VG

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21469

Beim Fahren über die Buckelpiste wirken zwei Kräfte:
1) Gewichtskraft senkrecht nach unten
2) Reibungskraft parallel zur Oberfläche und proportional zu einer Funktion der Geschwindigkeit

Für 1) kannst du eine Zerlegung in
1a) Hangabtriebskraft parallel zur Oberfläche
1b) Normalkraft senkrecht zur Oberfläche
durchführen

(1b) benötigst du außerdem für (2)

Danach solltest du eine Differentialgleichung für das Problem in Abhängigkeit einer Funktion f(x) für die Form der Oberfläche aufstellen können. Wichtig ist dabei außerdem, die Bedingung für das "Abheben" zu berücksichtigen.

ignant · Anmeldungsdatum: 04.01.2016 Beiträge: 3

Mein Fall liegt etwas anders: Das Wegprofil kommt aus einer DIN und meine Bewegung wird später einmal von einem Roboter simuliert. Ich haber also keine Reibung etc. an der Buckelpiste. Ich brauche die Kräfte für einen Festigkeitsnachweis am Roboterarm.
Ich verstehe mittlerweile das die Ablösebedingung sein muss, dass die gesamte wirkende Kraft nach unten zeigt weil sonst die Haftung verloren geht. Demnach war mein Ursprünglicher Ansatz Richtig. Auch wenn mein "Bauchgefühl" immer noch sagt, dass sich ein Vorzeichen ändern müsste.

Danke für die Hilfe!