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Nachricht |
Dani
Anmeldungsdatum: 24.02.2011
Beiträge: 16
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 Dani Verfasst am: 01. Sep 2011 20:39 Titel: Jahrmarktkarussell |
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Aufgabe:
Ein bestimmter Typ von Karussell besteht aus einer großen runden Scheibe D=15m deren zunächst stehende Drehachse im Lauf der Zeit in einer Ebene gegen die Vertikale verkippt werden kann.
1. Berechen Sie jeweils die resultierende Kraft, die auf eine Person der Masse M wirkt, wenn sie sich im höchsten und im tiefsten Punkt der Scheibe befindet, die Scheibe sich mit einer Frequenz f dreht und die Drehachse um den Winkel @ gegen die Vertikale geneigt ist.
Ansatz:
wirkende Kräfte: Hangabtriebskraft
Menge aller Kräfte = Fzp = m*v^2/r
Frage:
Was wirken dort noch für andere Kräfte?
Vielen Dank!
MfG
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 01. Sep 2011 23:01 Titel: |
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Hi,
ich würde mir an deiner Stelle ersteinmal eine Skizze erstellen.
Kräfte wie Zentripetalkraft, Gewichtskraft.
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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Tundgil
Gast
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| Tundgil Verfasst am: 14. Sep 2011 17:18 Titel: Resultierende Kraft bestimmen |
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Hallo, ich möchte diese Aufgabe noch einmal aufgreifen, denn ich habe da auch so meine Schwierigkeiten mit.
Es wirken doch eigentlich nur 2 Kräfte auf die Person:
1. Gewichtskraft: 
2. Normalkraft (Kraft, die die Scheibe auf die Person auswirkt): )
Die Zentripetalkraft: ^2*r) ist doch die Komponente der Resultierendenkraft in zentripetaler Richtung.
Habe ich da eine Kraft vergessen? Wie komme ich auf die resultierende Kraft? Stehe auf dem Schlauch!
Danke schonmal im Voraus!
Gruß Tundgil
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Tundgil
Gast
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| Tundgil Verfasst am: 17. Sep 2011 21:18 Titel: |
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Kann hier niemand helfen?
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 17. Sep 2011 22:29 Titel: Re: Resultierende Kraft bestimmen |
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| Tundgil hat Folgendes geschrieben: | Hallo, ich möchte diese Aufgabe noch einmal aufgreifen, denn ich habe da auch so meine Schwierigkeiten mit.
Es wirken doch eigentlich nur 2 Kräfte auf die Person:
1. Gewichtskraft:
2. Normalkraft (Kraft, die die Scheibe auf die Person auswirkt): |
Was soll hier die Normalkraft ? 
| Zitat: | | Die Zentripetalkraft: ist doch die Komponente der Resultierendenkraft in zentripetaler Richtung. |
Was willst Du mit diesem Satz ausdrücken ? 
| Zitat: | Habe ich da eine Kraft vergessen? Wie komme ich auf die resultierende Kraft?
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1. Was ist mit der Zentrifugalkraft ?
2. Kräfte sind Vektoren und die Resultierende ergibt sich durch Vektoraddition !
3. Wo ist die Skizze ?
Servus
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Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk: |
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Tundgil
Anmeldungsdatum: 17.09.2011
Beiträge: 3
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Packo
Gast
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| Packo Verfasst am: 18. Sep 2011 19:14 Titel: |
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Tundgil,
das mit der Zentrifugalkraft hast du richtig erkannt. Der wollte dich jemand auf eine falsche Fährte bringen.
Auf den Körper wirken zwei Kräfte:
1. die Gravitationskraft.
2. Eine Kraft mit der die Scheibe auf den Körper drückt.
Diese zweite Kraft kann man in zwei Komponenten zerlegen:
a) die Normalkraft senkrecht zur Scheibenebene.
b) eine Komponente die zum Scheibenmittelpunkt zeigt.
Damit der Körper eine Kreisbahn (ohne Tangentialbeschleunigung) ausführt, muss die Summe aller Kräfte gleich sein der Zentripetalkraft. Letztere zeigt zum Mittelpunkt der Scheibe.
Diese Anmerkungen gelten sowohl für den höchsten als auch für den tiefsten Punkt.
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 18. Sep 2011 23:37 Titel: |
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Zitat:
1. Berechen Sie jeweils die resultierende Kraft, die auf eine Person der Masse M wirkt, wenn sie sich im höchsten und im tiefsten Punkt der Scheibe befindet, die Scheibe sich mit einer Frequenz f dreht und die Drehachse um den Winkel @ gegen die Vertikale geneigt ist.
Die Aufgabe impliziert, dass sich die Masse M bezüglich der Scheibe nicht bewegt. Aus diesem Grunde ist es angebracht, ein mit der Scheibe rotierendes Bezugssystem zu wählen sowie die in diesem System auftretenden Kräfte, also auch die Zentrifugalkraft zu betrachten.
Damit die Masse M bezüglich der Scheibe in Ruhe verbleibt, müssen von der Scheibe die entsprechenden Gegenkräfte (Komponenten der Gewichtskraft und Zentripetalkraft) aufgebracht werden.
Servus
_________________
Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk: |
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Tundgil
Anmeldungsdatum: 17.09.2011
Beiträge: 3
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| Tundgil Verfasst am: 19. Sep 2011 00:27 Titel: |
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| Zitat: | | Die Aufgabe impliziert, dass sich die Masse M bezüglich der Scheibe nicht bewegt. Aus diesem Grunde ist es angebracht, ein mit der Scheibe rotierendes Bezugssystem zu wählen sowie die in diesem System auftretenden Kräfte, also auch die Zentrifugalkraft zu betrachten. |
Natürlich bewegt sich die Masse bezüglich der Scheibe nicht. Muss man deswegen ein rotierendes Bezugssystem wählen? Nachteil wäre doch die Newtonsche Axiome gelten nicht mehr.
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Packo
Gast
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| Packo Verfasst am: 19. Sep 2011 09:17 Titel: |
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Tundgil,
lass dich nicht verwirren!
Auf den Körper kann nur eine einzige resultierende Kraft wirken. Diese ist gleich der Zentripetalkraft.
Also gleich M*r*(2*pi*f)² fertig!
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 19. Sep 2011 13:59 Titel: |
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| Zitat: |
Natürlich bewegt sich die Masse bezüglich der Scheibe nicht. Muss man deswegen ein rotierendes Bezugssystem wählen? Nachteil wäre doch die Newtonsche Axiome gelten nicht mehr.
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Es ist egal welches Bezugssystem du wählst.
Packo wählt das Inertialsystem, während erkü das Rotierende wählen will.
Die newtonschen Axiome gelten auch im beschleunigten Bezugssystem, Nach Physik sind sie da drinnen nur nicht für Trägheitskräfte (Nach Physik Scheinkräfte) gültig, für alle anderen Kräfte gilt das nach wie vor.
| erkü hat Folgendes geschrieben: |
Was soll hier die Normalkraft ?
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Der einzige Unterschied zwischen beiden Systemen liegt darin, das der eine davon spricht das er eine Resultierende benötigt und der sich darin befindete davon spricht die Trägheitskraft ins Gleichgewicht zu setzen, der Unterschied liegt als nur in der Erweiterung um die Trägheitskraft.
Da sich die Kräfte in keiner Betrachtung verändern jediglich eine neue hinzu kommt die die resultierende aufhebt, gibts natürlich auch in deiner Rotierenden Betrachtung eine Normalkraft und eine Kraft in Ebenen Richtung nämlich die Reibkraft die zusammen die Scheibenkraft bilden und sich überhaupt nicht zum Inertialsystem unterscheiden.
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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Packo
Gast
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| Packo Verfasst am: 19. Sep 2011 17:52 Titel: |
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erkü,
es wäre schön, wenn du mir deine Skizze erklären köntest.
Ich nehme an, B ist der Scheibenmittelpunkt. Aber was ist Fres?
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Tundgil
Anmeldungsdatum: 17.09.2011
Beiträge: 3
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| Tundgil Verfasst am: 19. Sep 2011 20:45 Titel: |
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Also ich fasse alles nochmal zusammen:
Bezugsystem ist egal
Newtonsche Gesetze gelten "nur" nicht für Scheinkräfte
Resultierende Kraft ist die Zentripetalkraft: ^2)
Reibungskräfte spielen für die Berechnung keine Rolle, da ja die Zentriepetalkraft die Resultierende ist
Achja die Aufgabe geht ja noch weiter:
b) In welcher Zeit T dreht sich das Karussell einmal, wenn im oberen Punkt der Bewegung bei einem Kippwinkel von 45° keine vertikale Beschleunigung mehr existieren soll?
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 19. Sep 2011 22:30 Titel: |
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Nach Einstein wäre erküs Lösung richtig, die resultierende wäre die Scheibenkraft, da es dann die Gravitationskraft nicht gibt,
da es hier aber um die klassische Mechanik geht, kann die resultierende nur die Zentripetalkraft sein, wenn die Scheibenkraft gesucht wäre hätte der Aufgabensteller das besser formulieren sollen, denn hier gibt es die Gravitationskraft.
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Dani
Anmeldungsdatum: 24.02.2011
Beiträge: 16
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| Dani Verfasst am: 24. Sep 2011 21:17 Titel: |
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meine Lösung wäre (siehe Skizze):
Menge aller Kräfte in Y-Richtung: FN*cos@ - mg = 0
Menge aller Kräfte in X-Richtung: FZP
Resultierende Kraft: FZP
In der Lösung vom Prof ist garkeine Normalkraft eingezeichnet wie in der Skizze von Erkü! Das ist der Punkt den ich nicht verstehe.
Vielleicht kann es jmd. nochmal erklären....
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