Drehmoment / Reibung - Aufgabe < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 11:15 Sa 05.06.2010 | | Autor: | mero |
| Aufgabe 1 | | Ein Wagen (5 t) soll mittels einer als Energiequelle dienenden, rotierenden, massiven Schwungscheibe (d = 1,2m) angetrieben werden und dadurch in der Lage sein, auf horizontaler Stecke, 2 km weit zu rollen (Reibungskoeffizient 0,16). Welche Masse muss die Scheibe haben, wenn die anfängliche Drehzahl von n=3000 min^-1 angenommen wird? |
| Aufgabe 2 | Idee 1:
Fn = Fg
Fr = mü * Fn
Fg Fr = mü * m * g
Fr = m * a => mü*m*g = m * a
a = mü * g
Maximale Beschl. der Masse mü * g
0,16 * 10 [mm] m/s^2 [/mm] => [mm] 1,6m/s^2
[/mm]
Beschl. Konstant?
s = ½ a * [mm] t^2
[/mm]
2000m = ½ [mm] *1,6m/s^2 [/mm] * [mm] t^2
[/mm]
t = [mm] \wurzel{\bruch{2000m}{0,8}} [/mm]
t = 50s
v = a * t = [mm] 1,6m/s^2 [/mm] * 50s => v = 80 [mm] m/s^2
[/mm]
Im nachhenein ist mir aufgefallen, dass die Überlegung eigentlich total falsch ist, da der Wagen am ende nicht 80 m/s die sekunde schnell sein soll :)
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| Aufgabe 3 | Idee 2:
Mein Schwungrad erzeugt Energie E rot = [mm] \bruch{1}{2} [/mm] * J * [mm] w^2
[/mm]
Das Auto hätte am Ende, wenn es keine Reibung geben würde auch E rot, also
Erot = E kin
Da aber Reibung im Spiel ist, ist die Energie nach 2000m = 0. Demnach
0 = Erot - Ereibung (Da nur die Reibung Arbeit verichtet)
E reibung = m*g*mü*s
0 = [mm] \bruch{1}{2} [/mm] * J * [mm] w^2 [/mm] - m*g*mü*s
0 = [mm] \bruch{1}{2} [/mm] m * [mm] R^2 [/mm] * [mm] w^2 [/mm] - m*g*mü*s
0 = [mm] \bruch{1}{2} [/mm] m * [mm] (0,6m)^2 [/mm] * [mm] 314^2 [/mm] - [mm] 5000kg*10m/s^2*0,16*2000m [/mm] |
Hallo :)
zur der oben gestellten Aufgabe benötige ich ein bisschen Hilfe, denn es kommt nicht die Lösung heraus, die angegeben ist (552 kg). Obwohl ich glaube, dass mein 2ter Ansatz schon schlüssig ist.
Hab ich ein Fehler in der Überlegung? Habt ihr einen Tipp für mich, wo mein Fehler liegt? Habe ich etwas nicht bedacht?
Bitte nur ein Tipp, noch keine Lösung ;)
Vielen Dank!
mfg
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 13:38 Sa 05.06.2010 | | Autor: | Kroni |
Hi,
wenn man doch ne Kreisscheibe hat, und die den Wagen antreibt, dann sollte doch der Wagen mit der Geschwindigkeit [mm] $v=\omega [/mm] r$ rollen, d.h. der Wagen hat aufgrund von Masse auch schon Energie, die du, soweit ichs ueberblickt habe, nicht mitgenommen hast.
Jetzt ist die Frage, was man unter 'Masse des Autos' versteht:
Ist da schon die Masse der Kreisscheibe mit dabei, oder ist dann die gesamte Masse, die auf den Boden drueckt [mm] $m_\text{Auto} [/mm] + [mm] m_\text{Scheibe}$. [/mm] Vermutlich sind in den [mm] $5\,\text{T}$ [/mm] aber wohl schon beide Maasen drin...
Aber ansonsten ist [mm] $E_\text{ges} [/mm] = [mm] E_\text{Reib} [/mm] = [mm] F_n [/mm] s$ soweit korrekt.
LG
Kroni
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 13:57 Sa 05.06.2010 | | Autor: | mero |
Hallo,
danke für deine Antwort. Aber irgendwie komme ich damit nicht so richtig weiter.
das der Wagen v=w*r erreichen möchte ist mir klar, aber warum besitzt er Energie? Am Anfang ist er doch in Ruhe und am ende hat er auch wieder v = 0.
Das einzige was ich mir gerade gedachte habe ist, dass der Wagen dann
Ekin = [mm] \bruch{1}{2}*m*(w*r)^2 [/mm] besitzt.
0 = (E rot + Ekin) - E reibung
aber das leuchtet mir nicht so ganz ein. ;)
MfG
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:05 Sa 05.06.2010 | | Autor: | Kroni |
Hi,
ich hatte vorhin das Bild vor Augen: Wagen faehrt mit Scheibe angetrieben, dann nimmt der Wagen die konstante Geschwindigkeit an, Scheibe wird ausgeschaltet und der Wagen soll dann noch [mm] $2\,\text{km}$ [/mm] weiterrollen.
Ist dann Interpretationssache, wie die Aufgabe gemeint ist.
Man kann auch annehmen, dass der Wagen steht, die Scheibe den Wagen antreibt, aber irgendwo muss die Scheibe doch dann ausgeschaltet werden, damit man was mit den [mm] $2\,\text{km}$ [/mm] anfangen kann?!
Wenn ich also annehme, dass der Wagen faerht, und durch das Rad angetrieben wird, dann hat der Wagen auch die Geschwindigkeit angenkommen, und der Wagen faehrt mit der konstanten Geschwindigkeit. Dann wird der Antrieb abgestellt und dann rollt der Wagen aus. Und wenn ich das annehme, dann muss ich ja die kin. Energie, die der Wagen durch die Translation hat, mit beruecksichtigen, was der Term [mm] $\frac{1}{2}mv^2$ [/mm] mit [mm] $v=\omega [/mm] r$ macht.
LG
Kroni
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:12 Sa 05.06.2010 | | Autor: | mero |
Ja stimmt, jetzt wo Du es sagst fällt mir auf, dass die Frage doppeldeutig ist.
Ich hatte angenommen, dass das Rad ein stehendes Auto / Masse auf eine Geschw. X bringt, die das Auto befähigt 2km lang zu rollen.
Nun bin ich noch verwirrter als vorher. Da ich mit meinem Lösungsansatz Nr.2 allerdings nich auf die 552 kg von der Lösung komme, nehme ich an, es ist so, wie du es beschrieben hast.
Stimmt dann meine Gleichung, die ich oben aufgestellt habe?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:14 Sa 05.06.2010 | | Autor: | Kroni |
Hi,
ja, denn man hat ne Energie durch die rollende Scheibe und die kin. Energie des Autos. Das soll dann komplett in Reibungsenergie umgewandelt werden, d.h.
[mm] $E_\text{Reib} [/mm] = [mm] E_\text{Scheibe} [/mm] + [mm] E_\text{Auto}$
[/mm]
LG
Kroni
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion | | Datum: | 15:14 Sa 05.06.2010 | | Autor: | mero |
Hm, das wäre dann doch
m*g*mü*s = [mm] \bruch{1}{2} [/mm] m1 * [mm] r^2 [/mm] * [mm] w^2 [/mm] + [mm] \bruch{1}{2} [/mm] m [mm] *(w*r)^2
[/mm]
damit komme ich auf -4098kg ;o
Ein bisschen viel ^^
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:53 So 06.06.2010 | | Autor: | mero |
Ah, ich habs raus.
Hab den Fehler ^^
Danke Euch!
(Wie kann ich den Status auf beantwortet setzen? ;o)
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 12:08 So 06.06.2010 | | Autor: | Kroni |
Hi,
moechtest du den Fehler / die Loesung posten, damit die Anderen, die nach einer aehnlichen Frage suchen, die Antwort auch finden?
Ich stelle die Frage dann auf beantwortet.
LG
Kroni
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 19:10 Mi 09.06.2010 | | Autor: | mero |
Hallo!
ja natürlich.
Eh ich habe jetzt mit
Erot = E reibung gerechnet und mü=0.05
gleichung aufgestellt und ausgerechnet. damit kommt das richtige raus.
[mm] 0.5*J*w^2 [/mm] = mü*m*g*s.
danke! :)
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:31 So 06.06.2010 | | Autor: | Kroni |
Hi,
dass das Auto vorher schon mit [mm] $v=\omega [/mm] r$ faehrt, halte ich im Nachhinein fuer falsch.
Das gilt ja nur dann, wenn die Schwungscheibe mit dem Rad eines Wagens gleichzusetzten waere. Da das Schwungrad aber wohl mit den normalen 'Reifen' nichts zu tun hat, ist die Annahme, dass das Auto mit [mm] $v=\omega [/mm] r$, wobei $r$ der Radius des Schwungrades ist und [mm] $\omega$ [/mm] die Kreisfrequenz des Schwungrades ist, falsch.
LG
Kroni
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:48 So 06.06.2010 | | Autor: | Kroni |
Hi,
um die Verwirrung zu entwirren:
Wenn man annimmt, dass die Drehscheibe ein Energiespeicher ist, und der Wagen vorher steht, und dann diese Energie komplett in die Reibungsenergie ueber die [mm] $2\,\text{km}$ [/mm] verbraucht wird, man aber einen Reibungskoeffizienten von [mm] $\mu [/mm] = 0.05$ annimmt, dann kommt man auf genau die [mm] $552\,\text{kg}$.
[/mm]
LG
Kroni
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