| Autor |
Nachricht |
DerApfel
Anmeldungsdatum: 14.11.2015
Beiträge: 22
|
 DerApfel Verfasst am: 08. Jan 2016 18:04 Titel: Feder und Kugel auf schiefer Ebene |
 |
|
Eine Kugel mit m=0.467kg wird durch eine gespannte Feder mit  auf einer 1.3m langen, um 9mm schräg angehobenen Ebene bewegt. Bis welcher Stelle nimmt die Geschwindigkeit zu?
Mein Ansatz:
Die Hangabtriebskraft = sin(0.397°)*0.467kg*9.81 = 0.0317N
Bei dem Punkt gilt: 0.0317N * s = 0.5*m*v², oder? Aber mir fehlt die Geschwindigkeit um den Weg bestimmen zu können? Kann mir jemand helfen?
|
|
 |
winki2008
Anmeldungsdatum: 21.10.2015
Beiträge: 12
|
| winki2008 Verfasst am: 08. Jan 2016 21:34 Titel: |
|
|
Hallo,
ich würde dir gerne helfen, aber ich bin jetzt auch nicht so der erfahrenste Typ in Mechanik und ganz sicher, ob das stimmt was ich hier erzähle...
meine Idee...
ich hätte eine Bewegungsgleichung aufgestellt,
entweder mit Impuls-und Drallsatz oder nach Lagrang'sche
ich nehme jetzt vereinfacht an, dass die Kugel als Punktmasse dargestellt wird...
Dann würde man folgende Bewegeungsgleichung erhalten:
)
m...Masse
k...Federsteifigkeit
g....Erdbeschleunigung
Da du keine Anfangbedingungen wirklich hast, bleibt nur der Partikuläranteil der DGL zu bestimmen über...
mache den Ansatz
=A \cdot x^2+B \cdot x +C)
setzt in DGL...Koeffinzientenvergleich
lange Rede kurzer Sinn:
Der maximale Weg beträgt:
}{k}=0,0017969 m) (eigentlich wie Hook´sches Federgestz)
bis dahin nehmen die Geschwindigkeiten nun zu, wie schnell sie zunehmen lässt sich daraus jetzt nicht sagen, ist aber auch uninteressant im Falle einer Feder im Gegensatz zu einem Dämpfer.
lg
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 09. Jan 2016 11:27 Titel: |
|
|
Mir ist die Aufgabenstellung nicht ganz klar. Mach bitte ene Skizze
Um wieviel mm ist die Feder gespannt?
Wenn dieser Parameter nicht gegeben ist, kann weder die Federkraft noch die Federenergie berechnet werden.
|
|
|
DerApfel
Anmeldungsdatum: 14.11.2015
Beiträge: 22
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 09. Jan 2016 12:54 Titel: |
|
|
| DerApfel hat Folgendes geschrieben: | Okay:
Die Feder wird mit der Kraft  um 1.7cm gestaucht. Das ergibt bei mir eine Federhärte von 17.65.
@winki2008
Bitte bedenke, dass ich mich auf Oberstufenniveau befinde, Ableitung in der Physik wurde noch nicht besprochen.
Also irgendwie kann man da mit der Energieerhaltung argumentieren. Ich bin da momentan aber ratlos  |
Frage:" Bis zu welcher Stelle nimmt die Geschwindigkeit zu"?
Antwort: Die Geschwindigkeit nimmt nie zu. Unmittelbar nach dem Abschuss sinkt die Anfangsgeschwindigkeit der Kugel, da die potentielle Energie der Feder in Hubarbeit der Kugel umgwandelt wird.
Zuletzt bearbeitet von Mathefix am 09. Jan 2016 13:28, insgesamt einmal bearbeitet |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 09. Jan 2016 13:16 Titel: |
|
|
| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Antwort: Die Geschwindigkeit nimmt nie zu. |
Das ist nicht richtig. Die Geschwindigkeit nimmt bis zu der Stelle zu, an der Federkraft und Hangabtriebskraft der Kugel gleich groß sind. (Zu Beginn ist die Hangabtriebskraft 0,032 N, die Federkraft aber 0,3N, also wird die Kugel beschleunigt.)
|
|
|
DerApfel
Anmeldungsdatum: 14.11.2015
Beiträge: 22
|
| DerApfel Verfasst am: 09. Jan 2016 13:25 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Die Geschwindigkeit nimmt bis zu der Stelle zu, an der Federkraft und Hangabtriebskraft der Kugel gleich groß sind. |
Also:
 ?
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 09. Jan 2016 14:03 Titel: |
|
|
| DerApfel hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: | | Die Geschwindigkeit nimmt bis zu der Stelle zu, an der Federkraft und Hangabtriebskraft der Kugel gleich groß sind. |
Also:
? |
Was soll das denn sein? Energiierhaltungssatz? Der ist in zweifacher Hinsicht falsch:
1. die potentielle Energie auf der rechten Seite ist falsch, denn das "s" auf der linken Seite ist eine Strecke entlang der schiefen Ebene, das "s" auf der rechten Seite müsste aber eine Höhe in vertikaler Richtung sein.
2. außerdem fehlt auf der rechten Seite die kinetische Energie
Warum reitest Du überhaupt so auf dem Energieerhaltungssatz rum? Damit wirst Du zu keiner Lösung kommen. (Es sei denn, die Aufgabe ist eine ganz andere, als Du sie bislang scheibchenweise dargestellt hast.) Ich hatte von einem Kräftegleichgewicht gesprochen.
Wie lautet denn die Originalfassung der Aufgabenstellung?
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 09. Jan 2016 14:14 Titel: |
|
|
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Antwort: Die Geschwindigkeit nimmt nie zu. |
Das ist nicht richtig. Die Geschwindigkeit nimmt bis zu der Stelle zu, an der Federkraft und Hangabtriebskraft der Kugel gleich groß sind. (Zu Beginn ist die Hangabtriebskraft 0,032 N, die Federkraft aber 0,3N, also wird die Kugel beschleunigt.) |
Wie das denn?
Hangabtriebskraft und Federkraft sind immer konstant.
Wie soll nach Deiner Aussage
 = D\cdot s)
die Stelle bestimmt werden?
Es gilt der EES: E_pot = E_kin
 \cdot t)
v = 0
 } )
\cdot t^{2} )
 } = \frac{D\cdot s^{2} }{2\cdot m \cdot g\cdot \sin(\alpha ) } )
Ab dann rollt die Kugel zurück
Zuletzt bearbeitet von Mathefix am 09. Jan 2016 14:39, insgesamt einmal bearbeitet |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 09. Jan 2016 14:37 Titel: |
|
|
| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Hangabtriebskraft und Federkraft sind immer konstant. |
Das ist so, wie sich die Aufgabe bislang darstellt, nicht richtig. Was die bislang preisgegebenen Details der Aufgabenstellung als Szenario beschreiben, ist doch das: Eine Feder wird vorgespannt und im vorgespannten Zustand auf eine schiefe Ebene gelegt. Dann wird eine Kugel auf die vorgespannte und arretierte Feder gelegt. Nun wird gefragt, bis zu welcher Stelle auf der schiefen Ebene die Geschwindigkeit der Kugel zunimmt, wenn die Arretierung gelöst wird.
Es kann natürlich sein, dass das alles ganz anders ist. Aber im Moment ist das alles, was die scheibchenweise gelieferte Aufgabenstellung hergibt (z.B. wurde die Information über eine Federvorspannung erst nach Deiner Frage zur Aufgabenstellung gegeben). Ich habe deshalb den Fragesteller nach dem originalen Wortlaut der Aufgabenstellung gefragt. Mal sehen, welche Überraschung wir dabei noch erleben.
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 09. Jan 2016 14:50 Titel: |
|
|
| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | ...
Wie soll nach Deiner Aussage
die Stelle bestimmt werden?
... |
Ich habe diese Aussage zwar nirgends gemacht, aber wenn du schon fragst ...
Indem die Gleichung nach s aufgelöst und s von s0 subtrahiert wird. Diese Differenz ist die gesuchte Stelle. Dabei ist s0 der Weg, um den die Feder zu Beginn gestaucht war, und s der Weg, um den die Feder aus dem entspannten Zustand bis zur sog. Ruhelage gestaucht wird.
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 09. Jan 2016 16:19 Titel: |
|
|
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | ...
Wie soll nach Deiner Aussage
die Stelle bestimmt werden?
... |
Ich habe diese Aussage zwar nirgends gemacht, aber wenn du schon fragst ...
Indem die Gleichung nach s aufgelöst und s von s0 subtrahiert wird. Diese Differenz ist die gesuchte Stelle. Dabei ist s0 der Weg, um den die Feder zu Beginn gestaucht war, und s der Weg, um den die Feder aus dem entspannten Zustand bis zur sog. Ruhelage gestaucht wird. |
\cdot e )
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 09. Jan 2016 16:38 Titel: |
|
|
| Mathefix hat Folgendes geschrieben: |
|
Was willst Du denn mit dieser Aussage, die Du schon einmal gemacht hast, bezwecken? Sie wird durch Wiederholung ja nicht richtiger. Insbesondere deshalb nicht, weil Du eine ganz andere Frage beantwortest als die tatsächlich gestellte. Gefragt ist nach der Stelle, bis zu der die Geschwindigkeit zunimmt. Du berechnest dagegen die Stelle, an der die Geschwindigkeit Null ist. Es kann ja sein, dass in der Originalaufgabe danach gefragt ist. Dann würde ich allerdings Deine hellseherischen Fähigkeiten bewundern.
Es hilft alles nichts: Klarheit kann nur der Fragesteller selber bringen, indem er uns den originalen Wortlaut der Aufgabenstellung verrät. Der hält sich jetzt aber erstmal vornehm zurück.
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
