Beschleunigung, Arbeit, Kräfte < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 20:08 Mo 07.06.2004 | | Autor: | Juggi |
Hallo, ich stelle hier mal ein paar Aufgaben rein, bei denen ich Probleme habe!
Ein Wagen mit FG=8528N wird auf horizontaler Strecke aus dem Stand heraus auf v=72km/h beschleunigt.
Haftreibung 0,8
Gleitreibung 0,6
Rollreibung 0,03
1.Welche Kraft ist nötig um denWagen in 16 s auf v=72km/h zu bringen?
2.Welche maximale Beschleunigung des Fahrzeugs ist möglich, Erläutere den Lösungsansatz!
Zu1
Hab die Beschleunigung a bestimmt mit a = v/t =1,25 [mm] m/s^2
[/mm]
Hab dann weitergehend die Kraft mit Fz=m*a bestimmt. Ergebnis 1086,3N
Problem ist jetzt ob da noch eine ReibungsKraft dazukommt?
Also FR = u * FG = 0,03 * 8525N = 255,75N ?
Weil die Reibungskraft wirkt ja immer entgegen der wirkenden Kraft...
Fges = Fz +FR ???? oder nur Fz
So zu 2
Verstehe nicht was der Lehrer wissen will? Wenn meine Leistung unendlich hoch ist, dann ist die Beschleunigung auch unendlich hoch, bzw. nahe Lichtgeschwindigkeit wäre möglich? Aber das Problem ist das in der Frage Stellung steht "erläutere den Lösungsansatz?" Was für einen?
|
|
| |
|
Hi.
Zu b)
Das ist doch relativ leicht zu verstehen und garnicht so komplex, wie du vermutest.
Die grösste Beschleunigung tritt in bezug auf die Haftreibung auf, denn wenn der Wagen steht und bis auf 72 km/h beschleunigt werden muss, znächt diese Haftreibung überwunden werden, also praktisch eine negative Beschleunigung (Verzögerung) aufgebracht werden, die zu der eigentlichen Beschleunigung und der Rollreibungsverzögerung addiert wird.
Also:
FG ist hier gleich FN, da keine vertikale Beschleunigung stattfindet.
Daraus folgt: Fx= -u*FN=m*ax
* ax= -(uH*FN)/m= -uH*g= -0,8*9,81m/s²= -7,848m/s²
für die Rollreibung folgt analog: ay= -uR*g=-0,03*9,81m/s²=0,2943m/s²
Die eigentliche Beschleunigung beträgt ja 1,25 m/s².
Daraus resultiert für die max. Beschleunigung amax=|-7,848m/s²|+|-0,2943m/s²|+1,25m/s²= 9,3923m/s²
dies entspricht einer deutlich höheren Beschleunigung, die als Vergleich der Fallbeschleunigung sehr nahe kommt.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 21:03 Mo 07.06.2004 | | Autor: | phymastudi |
Die Kraft zu a) ist auch nicht komplex zu berechnen. Veranschauliche dir zunächst, in welchen Satdien der Beschleunigung des Fahrzeugs welche Art der Reibugn und somit welche Art der (Gegen-)kräfte auftreten. Bei weiteren Fragen immer wieder gern.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 21:22 Mo 07.06.2004 | | Autor: | Juggi |
Ja es herrescht ja immer eine Reibungskraft!
Sobald der Wagen sich bewegt, nur noch 0,03!
Also kann man doch mit FR = FN *0,03 die Reibungskraft berechnen. Auf der dann die Kraft FZ hinzu brechnet werden muss, die benötigt wird, um ohne Reibung die Geschwindigkeit von 72 km/h zu ereichen!
Die Haftreibung tritt ja nur am Stand auf! Kann man die vernachlässigen?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 22:10 Mo 07.06.2004 | | Autor: | Juggi |
Hab mir nochmal Gedanken gemacht!
Denke das man die Haftreibung nicht vernachlässigen kann, weil sie ja ziemlich groß ist!
Also ist die Kraft F, die benötigt wird um die Geschwindigkeit zuerreichen aus 3 Komponenten zusammen gesetzt!
FRH = 0,8 * FN
FRR = 0,03 * FN
und Fzug = m *a
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:38 Di 08.06.2004 | | Autor: | Ganymed |
Hallo zusammen,
das ist für mich noch nicht ganz klar.
Kann das sein das man bei der 1 Aufgabe die Haftreibung nicht berücksichtigen muß?
Weil sonst, wenn man die Haftreibung hinzurechnet, würde es ja eine größere Kraft erfordern ein Fahrzeug mit Rädern zu schieben als eines ohne?
Oder habe ich da einen Denkfehler?
Gruß
Gany
|
|
|
| |
|
Hallo, wenn ich deine Frage richtig verstanden habe, zweifelst du an der Tatsache, dass man die Haftreibung beim anfahren eines Fahrzeuges berücksichtigen muss. Aber das ist so. Denn stell dir mal vor du hast eine Panne. Du schiebst den Wagen an. Zunächst musst du eine immense Kraft aufbringen, um den Wagen in bewgung zu setzen. dies ist so, weil das Gewicht des Fahrzeuges über die 4 Räder auf der Strasse haftet. Wesentlich einfacher ist es dann aber doch, wenn das Fahrzeug roll, also lediglich die Rollreibung ds Fahrzeug über die 4 Räder "bremst"!
LG Björn
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:28 Di 08.06.2004 | | Autor: | Ganymed |
Ja, das verstehe ich ,
das weiß man aus dem Leben.
Gegebenenfalls das Fahrzeug hätte keine Reifen oder wäre ein Klotz, wie würde es sich dann berechnen? Dann würde doch Rollreibung wegfallen,oder?
Vielleicht kannst du mir das noch kurz erklären.
Danke im Voraus
Gruß
Gany
|
|
|
| |
|
Klar.
Ich sehe das so. Wenn das Fahrzeug keine Reifen hätte (Klotz), dann ist in der Tat keine Rollreibung mehr möglich. Die HAftreibung glit es aber dennoch zu überwinden. Und diese Haftreibung ist genauso groß wie bei demselben Fahrzeug mit Rädern, da es ja gilt, dasselbe gewicht aus dem Stand in bEWEGUNG ZU VERSETZEN: dER uNTERSCHEID IST JA NUN der, dass statt der Rollreibung Gleitreibung auftritt. DAs bedeutet der Wagen rutscht/gleitet nun mit seinen gesamten Gewicht über den Boden. Wie du aus dem Alltag sicherlich kennst ist beim gleiten(zeihen) eine deutlich höhere Kraft aufzuwenden als bei der Rollreibung (schon die Ägypter benutzten Rollen um die schweren Steine der Pyramiden zu befördern). Die wesentlich höhere Kraft geht durch den hohen Reibungkoeffizienten (in unserem Beispiel 0,6 gegenüber dem sehr geringen Rollreibungsk. 0,03) ein. Also ist Es in undserem Beispiel 20 Mal mehr Kraft aufzuwenden um den Körper zu ziehen (gleiten) als zu rollen!
LG Björn
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 21:59 Di 08.06.2004 | | Autor: | Ganymed |
Alles klar!
Vielen Dank für die ausführliche Erklärung!
Schönen Abend noch!
Gany
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:31 Mo 07.06.2004 | | Autor: | Juggi |
Verstehe die Theorie noch nicht so ganz!
Man benötigz eine Beschleunigung von 7,8 [mm] m/s^2 [/mm] um den Wagen in Bewegung zu setzen!?!
Eine Beschleunigung von [mm] 0,3m/s^2 [/mm] um die Rollreibung zu überwinden!?!
Und eine Beschleunigung von [mm] 1,25m/s^2 [/mm] um die Geschwindigkeit zu erreichen?!?!
|
|
|
| |
|
Also. zu deiner Überlgeung mit der Gesamtkraft bin ich ziemlich einverstanden.
Die Gewichtskraft wird in der Tat durch die Normalkraft ausgeglichen, also sind sie vom Betrag her gleich. FG=FN
. Wenn der wagen auf einer geraden Strasse beschleunigt, dann hat die resultierende Kraft, die für die Beschleunigung verantwortlich ist, ihren Ursprung in der Reibung zwischen Reifen und Strasse.. Um den Wagen also nun in Bewegung zu setzen, überträgt der Motor ein Drehmoment (eine kraft im Endeffekt) auf die Antriebswelle, so dass sich die Räder drehen. Wäre die Strasse reibungsfrei, so würden sich zwar die Räder drehen, aber das Auto bliebe stehen.Die Reibungskraft (Haft), die von der Strasse auf den Wagen übertragen wird, ist nach vorn gerichtet und liefert die für das Anfahren benötigte Beschleunigung (siehe 7,8 m/s²).Gleitreibung ist hier uninteressant. Sie wird erst dann interesant, wenn es darum geht, dass die Reifen beim ANfahren durchdrehen, oder die Reifen beim Bremsen blockieren, aber danach ist hier ja nicht gefragt. Daher geht Haftreibung in Rollreibung über.
FH= uH*FN= 0,8*8528N=6822,4N
FR=uR*FN= 0,03*8528N=255,84N
Rollreibung dient eine konstante Geschwindigkeit zu halten. dazu muss diese aber erstmal erreicht werden. Die dafür benötigte Kraft ist:
F= m*a mit FG=m*g daraus folgt: m= FG/g =869,317kg
also: F=869,317kg*1,25m/s²=1086,65N
Als benötigte Gesamtkraft, die benötigt wird, um auf horizontaler Strecke das 869 kg schwereAuto in 16 s auf 72 km/h zu breingen ist die Summe aller wirkenden newtonschen Kräfte, also:
Fges.= m*a + FH + FR= 1086,65N+6822,4N+255,84N = 8164,89N
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 23:24 Mo 07.06.2004 | | Autor: | Juggi |
Wunderbest! Ich hab es verstanden.
Dann ist Aufgabe 2 ja nur eine winzige weitere Überlegung von 1!
Die maximale Beschleunigung bestimmt ich dann mit a= F/m. Passt dann auf jeden Fall mit 9,3 [mm] m/s^2
[/mm]
Mann kann natürlich auch alle einzelnd berechnen und dann zusammen rechnen, wie du es gemacht hattest!
Ich danke DIR!!!
|
|
|
| |
|
Immer wieder gern!
Dann alles Gute für die Klausur morgen!!!
Tschö
|
|
|
| |
|
Immerwieder gern!
Dann alles Gute für die Klausur morgen.
Tschö
|
|
|
|
