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Hohlzylinder Geschwindigkeit
 
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MissssMia



Anmeldungsdatum: 20.10.2019
Beiträge: 1

Beitrag MissssMia Verfasst am: 20. Okt 2019 18:23    Titel: Hohlzylinder Geschwindigkeit Antworten mit Zitat

Meine Frage:

Hallo,
also ich habe folgendes Problem bei einer Physik Aufgabe:

Ein Hohlzylinder, bei dem der Außenradius r_2 doppelt so groß ist wie bei dem Innenradius r_1, rollt eine Rampe mit der Höhe h hinunter. Wie groß ist die Endgeschwindigkeit?

Die Lösungen sagen, dass der Zylinder eine Geschwindigkeit von v=sqrt(16/13g*h)
hat,
doch ich komme immer auf eine Geschwindigkeit von
v=sqrt(4/7g*h)

Vielen Dank im Voraus.

Meine Ideen:
E_pot=E_kin+E_rot

m*g*h=(m*v^2)/2+1/4*m*(r_1^2+r_2^2)*w^2 |:m

g*h=1/2v^2+1/4(5r_1^2)w^2

g*h=1/2v^2+5/4r_^2*w^2

g*h=1/2v^2+5/4v^2

v=sqrt(4/5*g*h)
MisssssMia
Gast





Beitrag MisssssMia Verfasst am: 20. Okt 2019 18:26    Titel: Antworten mit Zitat

*bei meinen Ideen muss am Ende
v=sqrt(4/7gh) stehen
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5875
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 21. Okt 2019 09:55    Titel: Antworten mit Zitat

Der Fehler liegt in der Bestimmung der Rotationsenergie:









GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 21. Okt 2019 10:26    Titel: Antworten mit Zitat

MissssMia hat Folgendes geschrieben:
g*h=1/2v^2+1/4(5r_1^2)w^2


Ja, bis hierher ist es noch richtig. Aber in der nächsten Zeile hast Du aus r1 plötzlich ohne Umrechnung r2 gemacht:

MissssMia hat Folgendes geschrieben:
g*h=1/2v^2+5/4r_^2*w^2


Das geht natürlich nicht. Stattdessen musst Du einsetzen r1²=(1/4)r2². Damit ergibt sich

g*h=(1/2)v²+(5/16)r2²*w²=(1/2)v²+(5/16)v²=(13/16)v²

Im Übrigen finde ich es immer wieder problematisch, wenn zwischen kinetischer Energie und Rotationsenergie unterschieden wird. Denn auch die Rotationsenergie ist kinetische Energie. Die gesamte kinetische Energie setzt sich aus Translations- und Rotationsenergie zusammen.

In diesem Zusammenhang kann man natürlich die gesamte kinetische Energie als Rotationsenergie um den Momentanpol ausdrücken, muss dann aber den Steiner-Anteil beim Trägheitsmoment berücksichtigen:




mit


usw.
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