Aufgabe zu Reibung und Kreisbewegung

Ted02 · Gast

Meine Frage:
Ein Hohlzylinder mit einem Innendurchmesser vom 160 cm rotiert,

so dass der schwarze Styroporwürfel mit den Kantenlängen 50 cm

an der Wandung gerade nicht hinunter rutscht. Die Reibung sei durch

? = 0,2 charakterisiert. (Dichte Luft: 1,3 kg/m 3 ; Dichte Styropor: 12 kg/m 3 )

a) Skizzieren Sie die Kräfte, die an den Würfel angreifen. (4)

b) Wie groß muss die Winkelgeschwindigkeit des Hohlzylinders

mindestens sein?

Meine Ideen:
Ich bearbeite diese Aufgabe zur Klausurvorbereitung und irgendwie will ich die Musterlösung nicht verstehen, deswegen würde ich gerne auch mal euren Lösungsweg (mit kurzer Begründung) sehen.

Meine Überlegungen
zu a) die anreifenden Kräfte sind die Gewichtskraft, die nach unten zeigt und die Haftreibung(skraft), die nach oben zeigt.
Desweiteren hätte ich noch die Zentrifugalkraft eingezeichnet, die die Masse, zusätzlich zur Haftreibugnskraft an der Wand des rotierenden Zylinders hält.

In der Musterlösung ist aber keine Zentrifugalkraft genannt, anstattdesssen die Auftriebskraft, die nach oben zeigt.

Ich kann das nicht nachvollziehen. Ich weiß nicht, welche Kraft dem Körper Auftrieb verschaffen könnte. Es müsste eine Beschleunigung vorliegen, die die Masse nach oben beschleunigt.

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1212

Hallo,

könntest Du mal eine Skizze des Aufbaus anfertigen?
Ich interpretiere das im Moment so:
Die Achse des Hohlzylinders steht senkrecht. Der Styroporwürfel liegt an der Innenwand das Hohlzylinders an. Es herrscht Haftreibung, d. h. es gibt keine Relativbewegung zwischen Styropotwürfel und Hohlzylinder. Das heißt auch, der Styroporzylinder drecht sich mit. Gesucht ist jetzt die Winkelgeschwindigkeit des Hohlzylinders, bei der der Styroporwürfel gerade nicht rutscht (Grenzfall).

Ist das so richtig interpretiert?
Da die Dichte der Luft und des Styropors gegeben sind, soll wohl der Auftrieb des Styroporwürfels in der umgebenden Luft mit berücksichtigt werden.

Gruß

Ted02 · Gast

die Musterlösung zu a ist:

a) Reibungskraft und Auftriebskraft nach oben; Gewichtskraft nach unten

und zu b ist der Ansatz der Musterlösung:

die Kräfte im Betrag.
ich verstehe nicht, woher die Auftriebskraft zu nehmen ist.
Die Zentrifugalkraft steckt in der Musterlösung in der Haftreibungskraft.

Ted02 · Anmeldungsdatum: 25.05.2016 Beiträge: 1

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=cdf143-1464193749.jpg

ich verstehe nicht, warum man die Auftriebskraft mit einbeziehen muss, dass hatten wir vorher in noch keinem Beispiel behandelt.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Wenn man die Fallbeschleunigung locker rundet, kann man sich den Klimmzug zum Auftrieb auch schenken: Das ganze ist doch nur eine grobe Abschätzung. (Frequenz übrigens 1/s)