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Ortsabhängige Kraft auf einem bewegtem Teilchen
 
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Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 26. Feb 2017 21:03    Titel: Ortsabhängige Kraft auf einem bewegtem Teilchen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich habe folgenden Aufbau: Zwei geladene Kugeln hängen an einem langen, gut gespannten, vertikalen, nichtleitendem Faden. Die obere Kugel befindet sich auf der Höhe . Die Kugeln haben eine masse von 1g, eine Ladung von Q (untere Kugel) und 4Q (obere Kugel). Die obere Kugel wird Fixiert, die untere in richtung des Fadens senkrecht nach oben mit geschossen. Die Kugeln können sich reibungsfrei entlang des Fadens bewegen und als punktförmig angenommen werden.
Wie hoch kann die untere Kugel fliegen?

Meine Ideen:
Die Kraft auf die untere Kugel ist durch dem Coulomb´schen Kraftgesetz proportional zum Quadrat der Entfernung. Dann wirkt noch die Gravitationskraft auf beide (bei der oberen Kugel kann man das vernachlässigen, da sie Fix ist). Jetzt hab ich noch eine Geschwindigkeit nach oben, die mit der höhe abnehmen muss, da die entgegenwirkende Kraft schnell größer wird. Mein Problem ist es aber irgendwie den zusammenhang zu finden.
erkü



Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414

Beitrag erkü Verfasst am: 26. Feb 2017 21:18    Titel: Antworten mit Zitat

Hello,

wie sieht die Bewegungsgleichung aus (Summe der Kräfte) ?

oder kürzer:

Betrachtung der kinetischen und potenziellen Energien.

Lehrer

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Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk:
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 27. Feb 2017 01:38    Titel: Re: Ortsabhängige Kraft auf einem bewegtem Teilchen Antworten mit Zitat

Die Aufgabenstellung ist ein bisschen unklar.

Phips hat Folgendes geschrieben:
...
Die obere Kugel befindet sich auf der Höhe .


... und die untere? Oder meintest Du mit d0 den ursprünglichen Abstand der beiden Kugeln?

Phips hat Folgendes geschrieben:
Die Kugeln können sich reibungsfrei entlang des Fadens bewegen und als punktförmig angenommen werden.


Hast Du nicht gesagt, dass die obere Kugel fixiert ist? Wieso können sich plötzlich die Kugeln (Mehrzahl), also beide Kugeln bewegen?
Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 27. Feb 2017 12:15    Titel: Antworten mit Zitat

Also: Dei Aufgabestellung ist im Grunde nicht so wichtig: Wichtig ist, dass eine Lagung mit der Geschwindigkeit in richtung eines anderen geladenen Teilchens Geschossen wird. Das Zweite Teilchen ist fix, das erste kann sich frei in richtung zweites Teilchen bewegen. Alles geschieht auf einer achse. Wie kann ich die minimale distanz der Ersten (bewegten) zur Zweiten Ladung(der Fixen) berechnen? Es wirkt die Coulombkraft und die Geschwindigkeit.
Bis jetzt kommt mir die energiebetrachtung sinnvoll vor.
Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 27. Feb 2017 12:19    Titel: Antworten mit Zitat

@GvC ist die distanz zwischen den zwei Kugeln.
Ja die Kugel ist Fix also kann sie nicht bewegt werden, aber falls sie das könnte könnte sie reibungsfrei bewegt werden, praktisch eine Information, welche wir gerade nicht brauchen.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 27. Feb 2017 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

Phips hat Folgendes geschrieben:
Bis jetzt kommt mir die energiebetrachtung sinnvoll vor.


Ist sie auch. Dabei würde ich vorsichtshalber die ganze Anordung gedanklich horizontal anordnen, um Fragen nach der potentiellen Energieänderung im Gravitationsfeld der Erde auszuschließen. Die kinetische Energie der kleineren Ladung wird dann also vollständig in potentielle Energieänderung im elektrischen Feld der größeren Ladung umgesetzt.
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