Rotierende Scheibe

semiphysiker · Anmeldungsdatum: 18.05.2010 Beiträge: 5

Meine Frage:
Eine Scheibe mit Radius R rotiert frei in der horizontalen Ebene um ihren Mittelpunkt. Auf ihr ist eine Punktmasse m angebracht, die periodisch
mit Frequenz f und Amplitude R um den Scheibenmittelpunkt schwingt.
Die Schwingungsachse dreht sich dabei mit der Scheibe mit.
Durch das Schwingen der Punktmasse verändert sich die Winkelgeschwindigkeit
? der Scheibe.

Der Graph von Omega in Abhängigkeit zur Zeit t sieht ungefähr aus wie der Graph zur Funktion f(x)=cos(x)^-2

Bestimme die Schwingungsfrequenz f der Punkt-masse
und das Verhältnis ihrer Masse m zur Masse der Scheibe.
Die Scheibe besitzt eine homogene Massenverteilung.

Die Aufgabe kommt aus
http://www.ipn.uni-kiel.de/projekte/ipho/data/42_IPhO_2011_1Rd_Aufgabenzettel_web.pdf

(Nummer 3)

Versteht mich bitte nicht falsch:

Ich will NICHT, dass jemand diese Aufgabe für mich löst, das wäre überaus unfair.
Ich wünsche mir nur, dass mir jemand bei dieser Aufgabenstellung etwas hilft, indem er mir zum Beispiel einen Ansatz gibt, weil ich im Moment leider echt keine Ahnung habe, wie ich da ran gehen soll, lediglich ein paar Ideen, die wahrscheinlich falsch sind :(

Meine Ideen:
Ich habe mir überlegt, dass das man beispielsweise mit der Formel w=2*pi*r*f nach f umstellen kann, doch das Problem ist dann, das w (omega) sich die ganze Zeit ändert.
Des Weiteren habe ich mir überlegt, dass das was mit dem Trägheitsmoment zu tun haben müsste, aber das hatten wir in der Schule leider noch nicht.

semiphysiker · Anmeldungsdatum: 18.05.2010 Beiträge: 5

Sorry, beim Lösungsansatz meinte ich natürlichdie Formel w=2*pi*f, das r hat darin nichts zu suchen, das ist die falsche Formel.

Hoffentlich kann mir jetzt jemand helfen smile

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Jo, es hat etwas mit dem Drehimpuls zu tun.

Man sollte auf jeden Fall den Graphen mit in seine Überlegungen mit einbeziehen.

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

@planck1885: Im Original-Beitrag war nicht von Drehimpuls die Rede.

@semiphysiker: Es ist sehr positiv, dass du dazu sagst wo die Aufgabe herkommt und explizit keine Lösung haben möchtest. Dennoch denke ich, dass man die Diskussion laufender Wettbewerbsaufgaben auf das absolute Minimum begrenzen sollte, etwa auf die Klärung von Verständnisschwierigkeiten bei der Aufgabenstellung.

Ich finde es schön dass du an dem Wettbewerb teilnehmen möchtest, und erfreulicherweise hast du ihn ja früh genug entdeckt, dass noch etwas Zeit bist zum Abgabetermin ist. Das heißt du hast noch die Chance, dich intensiver mit den Aufgaben zu beschäftigen und selbst nach Ansätzen zu suchen.

Du hast nicht dazugesagt, in welcher Klassenstufe du bist. Abhängig davon kann es durchaus sein, dass du von der nötigen Physik für diese Aufgabe noch nichts gehört hast.
In dem Fall kannst du dir aber versuchen die Situation in der Aufgabe vorzustellen - vielleicht findest du ja einen ganz ähnlichen Effekt (mit sich verändernden Winkelgeschwindigkeiten bei sich ändernden Masseverteilungen), den du schon kennst, weil du ihn schon einmal selbst beobachtet hast?
In jedem Fall ist der Blick in ein Physikbuch eine gute Idee. Das kann dein Schulbuch sein, oder vielleicht auch ein anderes Physik-Buch mit dem du gut arbeiten kannst. Wenn du das erst einmal durchblätterst, und dir dann die Stellen welche vielleicht etwas mit der Aufgabe zu tun haben könnten näher anschaust, wirst du zum einen viel Neues lernen (was immer gut ist), und zum anderen bestimmt auch etwas finden was dir bei der Aufgabe weiterhilft.
Wenn man dir jetzt nur ein Stichwort, oder gar den Ansatz zur Aufgabe geben würde, kann es passieren dass dir zum einen die positiven "Nebeneffekte" verwehrt bleiben, zum anderen dass dir die Hinweise vielleicht nicht helfen oder - schlimmer - dich gar in die falsche Richtung lenken.

Nicht zuletzt wäre es auch nicht fair denjenigen gegenüber, die diesen Hinweis - und sei er noch so klein - nicht bekommen.

Ich hoffe meine Einstellung zur Sache ist nachvollziehbar. Dir wünsche ich viel Spaß und viel Erfolg mit den Aufgaben. Wenn es dieses Jahr vielleicht noch etwas klemmt: Übung macht den Meister, nächstes Mal geht es bestimmt besser. Thumbs up!

3.21 · Gast

Bedeutet das,daß man überhaupt keine Hinweise geben soll?
Warum wird das Thema nicht geschlossen?

Man könnte mal auf Sommerzeit umstellen.

semiphysiker · Anmeldungsdatum: 18.05.2010 Beiträge: 5

@para: Okay, danke trotzdem für die Tipps.

Dann erkläre ich diese Diskussion hiermit für geschlossen.

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden