Kraft, kin pot < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
Hallo liebes Forum,
ich weiß das hier Lösungsansätze vorhanden sein sollen, doch muss ich bis heute Abend fertig sein mit lernen.
Unser Lehrer hat uns leider keine Lösungen mit angegeben und ich kann somit nicht kontrollieren, ob ich die Aufgaben richtig gerechnet hab.
Mir würden Ergebnisse völlig ausreichen und ich kann dann kontrollieren, ob ichs kann.
Ich bin für jede Lösung dankbar, auch wenns nur eine ist...
Schonmal vielen DANK im Vorraus!!!!!!!!!
1. Eine Kiste (m=80kg) wird angeschoben und in einer Sekunde auf 5,0 km/h beschleunigt. Die Reibungszahl beträgt 0,2. Welche Kraft war zum Anschieben erforderlich?
2. Aus einem Flugzeug wird eine Last abgeworfen (m=40kg), die nach einer gewissen Zeit eine konstante Geschwindigkeit von ca. 200 km/h erreicht. Wie groß ist die Reibungskraft?
3. Welche Arbeit ist erforderlich, um einen Personenaufzug, der mit 900 kg Masse belastet ist, 4 Stockwerke von je 3,5m Höhe hinaufzuheben?
4. Vergleichen Sie die kinetische Energie einer Straßenwalze mit der Masse 6 t bei einer Geschwindigkeit von 3,6 km/h mit der eines Geschosses von 20 g Masse bei einer Geschwindigkeit von 900 m/s.
5. Ein Auto (m=1250kg) mit der Geschwindigkeit V=100 km/h wird zum Stillstand abgebremst; Verzögerung 8 m/s²
Berechne:
-Bremsweg
-Bremsarbeit
6. Ein Auto (m=1050kg)fährt eine Steigungsstrecke ( [mm] \alpha) [/mm] 15° hinauf (s=1,5 km). Die Reibungskraft beträgt 120N. Berechnen Sie die aufzuwendende Arbeit.
7. Ein Güterwagen (m=15t) wird in 10s gleichmäßig von 0 auf 20 km/h beschleunigt. Berechnen Sie:
-Beschleunigungsstrecke
-Beschleunigungsarbeit
8. Wie groß ist die kinetische Energie eines Läufers (m=65kg) der mit 40 km/h durch das Ziel geht, gegenüber den Erdboden?
9. Ein Geschoss (m=10g) trifft mit einer Geschwindigkeit von 350 m/s auf eine Wand und bleibt nach 10 cm stehen.
wie groß ist die Reibungskraft in der Wand?
10. Wieviel potentielle Entergie gewinnt ein Bergsteiger (m=78kg) der von 800m auf 2962m steigt? (g=9,81m/s²)
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 16:41 Mo 11.04.2005 | | Autor: | Zai-Ba |
Hallo fisch.auge
Dieses Forum ist kein Aufgabenlösungsroboter! Mit Lösungsansätzen war gemeint, dass du ein paar Kommentare dazu abgibst, was du dir dabei gedacht hast, wo genau deine Probleme sind und du nicht weiter kommst. Dass Du die Aufgaben abtippen kannst hast du uns ja nun schon bewiesen. Jetzt beweise, dass da zwischen deinen Ohren auch graue Masse in Wallung ist!
Falls dich der Text da oben nicht verschreckt hat, nimm ihn dir zu Herzen und versuche mit dem Folgenden möglichst viel anzufangen. Wir sind (fast) nie böse und beissen nur in den seltensten Fällen, wenn du nachher also immer noch Probleme hast, dann poste hier einfach nochmal...
Nun zu den Aufgaben:
1) Beim Beschleunigen des Klotzes mischen zwei verschiedene Energien mit. Die eine
[mm] E_{kin}=\bruch{m}{2}*v^{2}
[/mm]
ist die reine kinetische Energie, die in dem Klotz steckt. Am Besten du rechnest alles nur in Metern, Sekunden, Newton, etc. Also nicht [mm] \bruch{km}{h}, [/mm] sondern [mm] \bruch{m}{s} [/mm] einsetzen.
Die Reibungsenergie ist schwieriger zu berechnen.Zuerst musst Du die Strecke berechnen, über der Klotz beschleunigt wird.
[mm] x(t)=\bruch{a}{2}t^{2}
[/mm]
und die Reibungskraft
[mm] F_{R}=F_{N}*\mu [/mm]
bestimmen.
Energie ist Kraft mal Weg, also
[mm] E_{R}=F_{R}*x
[/mm]
Wenn du beide Energien addierst, hast du das Ergebnis !
2) Zur Lösung dieser Aufgabe musst du dir überlegen, dass die Last irgendwann nicht mehr schneller fällt, also nicht mehr beschleunigt wird. Das heist, dass die Kraft, die nach unten zieht genau so groß ist wie die Reibungskraft, nur mit umgekehrtem Vorzeichen.
[mm] F_{grav}-F_{R}=0
[/mm]
3) Probier's mal mit
[mm] E_{pot}=m*g*h
[/mm]
4) Das kannst du mit einer der o.a. Formeln lösen!
5) Die Bremsenergie ist gleich der kinetischen Energie, die das Auto am Anfang besitzt. Den Bremsweg kannst Du damit ausrechnen
[mm] x_{br}=\bruch{v_{0}^{2}}{2|a|}
[/mm]
6) hier sind auch wieder zwei energieen versteckt. Wie du die Reibungsenergie über eine Strecke berechnest, müsstest Du ja schon wissen. Die andere Energieform ist die Hubarbeit, weil das Auto ja hoch fährt.
7) Kannst du lösen!
8) Kannst du auch lösen!
9) Berechne die kinetische Energie des Geschosses, die gesamte Energie ist über Reibung umgewandelt worden. Wenn du die Rechnung zu Klotz (Anfangsenergie) rutscht mit (Reibungszahl) über Ebene, wie weit kommt er? umdrehst, kannst du Klotz (Anfangsenergie) bleibt nach (Metern) stecken, wie groß Reibungskraft berechnen.
10) ist nun auch nix neues mehr!
Ich habe mit Absicht keine Ergibnisse angegeben, weil nähmlich nicht das Ergebnis, sondern der Lösungsweg das wichtige ist! Irgendetwas in nen Taschenrechner zu tippen und sich dabei zu vertun ...Pech gehabt. Aber irgendein Ergebnis - vor allem in einer Arbeit - einfach nur solo hinzuschreiben, zeugt von schlechtem Stil und es gibt (zu Recht) Lehrer, die da allergisch drauf reagieren und tierisch viele Punkte abziehen!
In diesem Sinne Viel Erfolg, Zai-Ba
|
|
|
| |
|
Hallo,
hmm ich hab irgendwie nen andern Ansatz bei der ersten:
geg:
m = 80 kg
Reibungszahl = 0,2
v = 1,38 ms
t = 1 s
ges:
FR = ?
Formeln:
a = v/t
F = Reibungszahl * ma
F = 0,2 * 80 kg * 1,38 m/s²
F = 22,08 N
kommt das so hin?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 22:25 Mo 11.04.2005 | | Autor: | leduart |
> Hallo,
> m = 80 kg
> Reibungszahl = 0,2
> v = 1,38 ms am Ende
> t = 1 s
>
> ges:
>
> FR = ?
>
> Formeln:
>
> a = v/t
richtig
> F = Reibungszahl * ma
falsch: Reibungskraft = Reibungszahl * Normalkraft(Kraft die senkrecht auf die Unterlage drückt) hier die Gewichtskraft mg
> F = 0,2 * 80 kg * 1,38 m/s²
falsch
die beschleunigende Kraft muss die Reibungskraft aufbringen und noch die Beschleunigungskraft F=m*a
> F = 22,08 N
falsch!
> kommt das so hin?
leider nicht!
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
m = 80 kg
v = 1,38 m/s
t = 1 s
Reibungszahl = 0,2
Ekin = 1/2 mv²
Ekin = 77,16 NM
s = 1/2 at²
s = vt²/2t
s = vt/2
s = 1,38 m/s * 1s / 2
s = 0,69 m
Epot = Reibungszahl * mgh
Epot = 108,3
Eeff = Epot + Ekin
Eeff = 185,46
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 23:51 Mo 11.04.2005 | | Autor: | leduart |
> m = 80 kg
> v = 1,38 m/s
> t = 1 s
> Reibungszahl = 0,2
>
> Ekin = 1/2 mv²
> Ekin = 77,16 NM
>
> s = 1/2 at²
> s = vt²/2t
> s = vt/2
> s = 1,38 m/s * 1s / 2
> s = 0,69 m
>
> Epot = Reibungszahl * mgh Du meinst nicht [mm] E_{pot} [/mm] sondern [mm] E_{reib} [/mm] und nicht h sondern s
> Epot = 108,3
>
> Eeff = Epot + Ekin
> Eeff = 185,46
Soweit richtig aber gesucht war die Kraft: [mm] F_{ges}*s [/mm] = [mm] E_{ges}
[/mm]
oder F =0,2*m*g+m*a
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
geg:
m = 900 kg
g = 9,81 m/s²
h = 14 m
Epot = 900 kg * 9,81 m/s² *14 m
Epot = 123,606 kJ
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 22:30 Mo 11.04.2005 | | Autor: | leduart |
Alles ok
leduart
|
|
|
| |
|
4. Vergleichen Sie die kinetische Energie einer Straßenwalze mit der Masse 6 t bei einer Geschwindigkeit von 3,6 km/h mit der eines Geschosses von 20 g Masse bei einer Geschwindigkeit von 900 m/s.
geg:
walze:
m = 6000 kg
v = 1 m/s
Ekin = 1/2 mb²
Ekin = 1/2 * 6000 kg * 1 m²/s²
Ekin = 3 kJ
geschoss:
m = 0,02 kg
v = 900 m/s
Ekin = 1/2 * 0,02 kg * 900² m²/s²
Ekin = 8,1 kJ
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 22:29 Mo 11.04.2005 | | Autor: | leduart |
Hallo
alles richtig, es fehlt der Vergleich .....ist 2,7mal so groß....
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
8. Wie groß ist die kinetische Energie eines Läufers (m=65kg) der mit 40 km/h durch das Ziel geht, gegenüber den Erdboden?
geg:
m = 65 kg
v = 11.11 m/s
Ekin = 1/2 mv²
Ekin = 1/2 * 65 kg *123,46 m²/s²
Ekin = 4012,45 J
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 22:27 Mo 11.04.2005 | | Autor: | leduart |
Hallo
rundum richtig!
leduart
|
|
|
| |
|
geg:
m = 40 kg
v = 200 km/h = 55,56 m/s
FR = F
t = v/g
t=5,66s
Reibungszahl * mg = ma
Reibungszahl * mg = m*v/t
Reibungszahl = v/t*g
Reibungszahl = 1,00063
FR = Reibungszahl * mg
FR = 1,00063 * 40kg * 9,81 m/s²
FR = 392,65 N
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 00:05 Di 12.04.2005 | | Autor: | leduart |
> geg:
>
> m = 40 kg
> v = 200 km/h = 55,56 m/s
>
> FR = F
>
> t = v/g
> t=5,66s
Der Körper fällt nicht mit g, da er ja gebremst wird!
> Reibungszahl * mg = ma
Reibung in Luft oder Flüssigkeiten ist abhängig von der Geschwindigkeit! mg ist ja hier nicht die Kraft, mit der der körper auf eine feste Unterlage gedrückt wird!
> Reibungszahl * mg = m*v/t
> Reibungszahl = v/t*g
> Reibungszahl = 1,00063
>
> FR = Reibungszahl * mg
> FR = 1,00063 * 40kg * 9,81 m/s²
> FR = 392,65 N
Deshalb ist die Rechnung falsch: Am Anfang des Fallens ist die Geschwindigkeit klein, deshalb auch die Reibungskraft. Nach und nach wird die Geschwindigkeit größer, die Reibungskraft nimmt zu, bis sie schließlich irgendwann grade so groß ist, wie die "antreibende Kraft. Dann heben sich die beiden Kräfte auf, der Körper wird nicht weiter beschleunigt und behält seine geschwindigkeit bei.
Also [mm] F_{R}=m*g =40kg*9,81m/s^{2} [/mm] ( Die Reibungskraft gilt NUR bei der konstanten Geschwindigkeit!)
Übrigens, diese Reibungskraft in Luft, die mit [mm] v^{2} [/mm] zunimmt und noch von dem sog. cw Wert abhängt begründet auch die Maximalgeschwindigkeit von Autos! (bei hohen Geschw. spielt die Reibung auf der Strasse nur noch eine kleine Rolle! ) und weil die Reibungskraft mit dem Quadrat der Geschw. wächst verschwendet man dabei viel Energie!
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
wie berechne ich dann die reibungskraft zu beginn, also wenn die Last abgeworfen wird?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 10:04 Di 12.04.2005 | | Autor: | Zai-Ba |
Garnicht! Das brauchst du nicht!
Hier ist nur der Fall betrachtet, in dem sich die Geschwindigkeit eingependelt hat! Was vorher passiert ist interessiert nicht.
Gruß, Zai-Ba
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 12:37 Di 12.04.2005 | | Autor: | fisch.auge |
... und sie war garnichtmal so schwer für mich, natürlich auch dank eurer Hilfe!!!
Nochmal vielen Dank für die Mühen....
Gruß fisch.auge
|
|
|
|
