Aufgaben bezüglich Kräfte und Drehmomente

Miyamoto · Anmeldungsdatum: 11.05.2016 Beiträge: 1

Hallo liebe physikerboard-Mitglieder,

ich würde mich sehr freuen und bitte Euch, mir bei ein paar Aufgaben behilflich zu sein, denn momentan kann ich leider keine Lösungsansätze finden.
Einfachhaltshalber poste ich einfach die Bilder zu den jeweiligen Aufgaben.

Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen.

Zu A4: Die Aufgabe müsste mit dem üblichen Hebelgesetz M(r)=M(l) lösbar sein, jedoch weiss ich nicht genau, in wie weit F2 da eine Hebellänge hat.

A7+A8: Ich habe leider überhaupt keine Ahnung, wie ich von der Masse bzw. Gewichtskraft des zu hebenden Körpers auf den Durchmesser der Kurbelwelle schliessen kann, ebenso auf die Umdrehnungen. Die Arbeit allerdings kann ich ja mit der üblichen Formel Kraft * Weg berechnen.

BillyLow · Anmeldungsdatum: 21.04.2016 Beiträge: 11

Bei der A6 weiß ich nicht, wo dein Problem liegt: Auf deiner Abbildung erkennt man verschiedene Zahnradgetriebe. Wenn du davon ausgehst, dass das linke obere Zahnrad mit einem Antriebsmoment angetrieben wird, dann wird auf dem rechten oberen Zahnrad ein Abtriebsmoment über die Zwischenwelle darunter übertragen.

So... was ist eine Übersetzung? Die gibt dir das Verhältnis von Eingangs- zur Ausgangs-(winkel)geschwindigkeit an. Wichtig ist auch, dass es sich um eine "gleichförmige Übersetzung" handelt: Das heißt, wenn zum Beispiel 2 gleich große geradverzahnte Zahnräder miteinander gekoppelt sind und du das eine um eine Drehung rotieren lässt, dann dreht sich das andere auch um genau eine Umdrehung. Die Übersetzung i bleibt also konstant. Anders als bei reibkraftschlüssigen Rädergetriebe, die einen Schlupf noch haben, bei der die Bahngeschwindigkeit beider Räder unterschiedlich sind.

Die Übersetzung ist definiert als

Musst halt immer gucken, wohin die Übersetzung geht, den Radius kannst du natürlich auch mit den Durchmessern ersetzen. Die Übersetzung bei einer Zwischenwelle, also die zwei Zahnrädern, die genau mit einer Welle verbunden sind, sollte genau i = 1 sein, da die Winkelgeschwindigkeit beider Zahnräder identisch ist. Sie bewegen sich mit der Welle mit und müssen logischerweise die selbe Winkelgeschwindigkeit haben.

Und die Gesamtübersetzung ist definiert als:

BillyLow · Anmeldungsdatum: 21.04.2016 Beiträge: 11

Ich schreib dir einfach mal die Lösung hin zu den einzelnen Aufgaben, vielleicht verstehst du es dann:

A6. a)

b) und c) funktionieren genau so wie a)

d)

A4. Ja, du machst das mit einem Momentengleichgewicht. Du musst dann immer dein Koordinatensystem an das eine Ende des Balkens legen und einmal an das andere. Warum? Wenn du das Momentengleichgewicht an die linke Seite legst, dann ist der Hebelarm für F1 gleich l = 0. Ebenso machst du das auf der anderen Seite, wodurch der Hebelarm für F3 gleich l = 0 wird.

Momentengleichgewicht auf der linken Seite:

Momentengleichgewicht auf der rechten Seite:

Die Vorzeichen kommen daher, ob die Kraft in positive Drehrichtung oder in negative Drehrichtung geht. Es ist für deine Aufgabe eigentlich egal in welche Richtung etwas dreht: Du kannst auch es so nehmen, dass alles was in eine Richtung dreht ein positives Vorzeichen hat und alles was in die andere Richtung geht ein negatives Vorzeichen hat. Am Ende einfach die Momentengleichungen auf die gesuchte Kraft umstellen und fertig bist du.

Die letzte Aufgabe kann man auch mit der Schulphysik lösen.