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[quote="Systemdynamiker"]Das Problem ist nur lösbar, wenn man eine zusätzlich Annahme trifft, z.B.: die eine Schiene übt nur eine vertikale Normalkraft aus, die andere eine vertikale und eine horizontale. Dann hat man drei Zwangsbedingungen für drei Freiheitsgrade der Bewegung in der Ebene (zwei translatorisch, eine rotatorisch). Zudem muss man sich den Angriffspunkt der Corioliskraft im Schwerpunkt denken. Dann ergeben sich drei Gleichgewichtsbedingungen bezüglich eines Koordinatensystems (unbedingt Zeichnung machen, x horizontal, y nach unten): x: [latex]F_C -F_{Nh2} = 0[/latex] y: [latex]F_G - F_{N1} - F_{N2} = 0[/latex] R: [latex]F_C h + F_{N1 d} - F_G d/2[/latex] Durch lösen dieses Gleichungssytems erhält man die gewünschte Beziehung (ich habe es nicht nachgerechnet). Dazu noch zwei Bemerkungen: 1. ein Eisenbahnwagen ist zweifach gefedert und die Drehgestelle laufen sinusförmig über die Schiene. Deshalb ist diese Betrachtung sehr akademisch. 2. In jedem Lehrbuch der technischen Mechanik wird rezeptartig gezeigt, wie man mechanische Probleme sauber angeht. In den meisten Physiklehrbüchern für Mittelschulen und auch Hochschulen wird dagegen oft der grösste Stuss zusammen geschrieben. Das ist einer der Gründe, wieso an vielen technischen Hochschulen die Ingenieure nicht mehr wollen, dass die Physiker Mechanik unterrichten. Ich mache jetzt leider diese Erfahrung auch. Es kommen immer mehr Studierende mit Matura oder Abitur an die Fachhochschule mit unglaublichen Fehlkonzepten und einer Vorgehensweise, die näher bei der Esoterik als bei der Wissenschaft ist. Zu einem Buch mit groben Fehlkonzepten habe ich mal ein ziemlich böses Video gemacht: https://www.youtube.com/watch?v=ymQ-WGVph0k[/quote]
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Artorius
Verfasst am: 22. Mai 2014 20:48
Titel:
Hallo Leute,
ja hab jetzt endlich eine grobe vorstellung des ganzen, vielen dank dafür
jedoch komme ich nie ganz auf das verhältnis. bekomme im zähler immer eine 4, aber keine 8 heraus
könnte vlt einer mal den rechenweg zeigen, wenn das keine umstände bereitet??? habe bestimmt komplette 5 blätter voll geschrieben und nie geschaft^^.
habe nur noch eine kleine frage und zwar:
ist mit F(Nh2) die Normalkraft gemeint auf grund der corioliskraft und was für ein drehmoment soll F(N1d) sein???
as_string
Verfasst am: 21. Mai 2014 20:55
Titel:
Sony807 hat Folgendes geschrieben:
Da die Räder Richtung Norden zeigen würde der Zug ja kippen und nicht drehen.
"Kippen" ist "Drehen um die Längsachse"...
Gruß
Marco
Sony807
Verfasst am: 21. Mai 2014 16:53
Titel:
Wie kommst du auf FC x h
Soll dies ein Hebelarm sein, also eine Drehbewegung erzeugen?
Da die Räder Richtung Norden zeigen würde der Zug ja kippen und nicht drehen.
Und wie kommst du auf FN1 x d?
JohnnyBGood
Verfasst am: 20. Mai 2014 21:26
Titel:
ist der Hebel, auf den die Gravitationskraft wirkt (links und rechts!). h ist der Hebel, auf den die Corioliskraft (greift ja am Schwerpunkt an) wirkt.
R steht für die rotatorischen Freiheitsgrade, also die Drehmomente.
Artorius
Verfasst am: 19. Mai 2014 19:09
Titel:
Hallo liebe Leute,
Koennt ihr vlt zeigen wie ihr auf das Verhaeltnis gekommen seid??? Habe alles versucht und bin einfach nicht drauf gekommen. Und wozu braucht man denn genau den Abstand d und die hoehe und was bedeuten die R- Kraefte??? Und warum wird dort eine kraft mit d multipliziert und durch 2 geteilt?
Hoffe, ich nerve nicht mit der Fragerei und wenn doch,sry Leute
^^
Komme aber sonst nicht aufs Ergebnis
Systemdynamiker
Verfasst am: 18. Mai 2014 10:51
Titel: Literatur
Zur technischen Mechanik gibt es eine kaum zu überblickende Fülle von Lehrbüchern und Skripten, die alle etwa dasselbe beschreiben. Ein kleines Problem sehe ich in der historisch bedingten Trennung zwischen Statik und Kinetik. In meinem Unterricht versuche ich (ausgehend vom Impuls und Drehimpuls als primäre, bilanzierfähige Grössen oder fluidlike quantities) eine gesamtheitliche Heuristik aufzubauen. Eine typische Aufgabe sieht dann etwa so aus:
http://www.systemdesign.ch/index.php?title=Fadenspule
JohnnyBGood
Verfasst am: 17. Mai 2014 19:15
Titel:
Vielen Dank,
Der Ansatz führt zu dem Verhältnis und hat bei mir wieder ein Stück weiter das Verständnis für technische Mechanik vertieft.
Gibt es zu dem Thema empfehlenswerte Literatur, wenn man noch tiefer in die Materie gelangen möchte?
Systemdynamiker
Verfasst am: 17. Mai 2014 07:32
Titel: statisch bestimmt
Das Problem ist nur lösbar, wenn man eine zusätzlich Annahme trifft, z.B.:
die eine Schiene übt nur eine vertikale Normalkraft aus, die andere eine vertikale und eine horizontale. Dann hat man drei Zwangsbedingungen für drei Freiheitsgrade der Bewegung in der Ebene (zwei translatorisch, eine rotatorisch). Zudem muss man sich den Angriffspunkt der Corioliskraft im Schwerpunkt denken.
Dann ergeben sich drei Gleichgewichtsbedingungen bezüglich eines Koordinatensystems (unbedingt Zeichnung machen, x horizontal, y nach unten):
x:
y:
R:
Durch lösen dieses Gleichungssytems erhält man die gewünschte Beziehung (ich habe es nicht nachgerechnet). Dazu noch zwei Bemerkungen:
1. ein Eisenbahnwagen ist zweifach gefedert und die Drehgestelle laufen sinusförmig über die Schiene. Deshalb ist diese Betrachtung sehr akademisch.
2. In jedem Lehrbuch der technischen Mechanik wird rezeptartig gezeigt, wie man mechanische Probleme sauber angeht. In den meisten Physiklehrbüchern für Mittelschulen und auch Hochschulen wird dagegen oft der grösste Stuss zusammen geschrieben. Das ist einer der Gründe, wieso an vielen technischen Hochschulen die Ingenieure nicht mehr wollen, dass die Physiker Mechanik unterrichten. Ich mache jetzt leider diese Erfahrung auch. Es kommen immer mehr Studierende mit Matura oder Abitur an die Fachhochschule mit unglaublichen Fehlkonzepten und einer Vorgehensweise, die näher bei der Esoterik als bei der Wissenschaft ist.
Zu einem Buch mit groben Fehlkonzepten habe ich mal ein ziemlich böses Video gemacht:
https://www.youtube.com/watch?v=ymQ-WGVph0k
JohnnyBGood
Verfasst am: 16. Mai 2014 18:14
Titel:
Danke für die Antworten. Die Videos gefallen mir sehr gut vor allem weil die wichtigen Punkte klar herausgestellt werden.
Jedoch habe ich noch eine Frage zu der Bestimmung der Normalkräfte im Beispiel, weil ich noch nicht viel mit dem Freischneiden gearbeitet habe und mir etwas Übung fehlt:
Ich habe gelesen, dass das Verhältnis der beiden Normalkräfte auf die Schienen dargestellt werden kann über den Zusammenhang
Ich komme jedoch nicht auf dieses Verhältnis.
Anmerkung ich habe im Schnitt den Schwerpunkt der Bahn (Höhe h) und die Schienen (mit Abstand d), wobei sich dann ja links und rechts jeweil ein Dreieck ergibt.
TomS
Verfasst am: 15. Mai 2014 13:49
Titel: Re: Eisenbahn
Systemdynamiker hat Folgendes geschrieben:
Es geht hier um Eisenbahnen und nicht um Flüsse.
bzgl. der Herleitung ist das ja wohl egal.
Systemdynamiker hat Folgendes geschrieben:
Zudem spielt es keine Rolle, in welche Richtung sich ein Körper auf der Erdoberfläche bewegt.
na ja, es kommt eben auf die genaue Formulierung an: "die rechte Seite der Schienen von Bahnen, die von Nord nach Süd und umgekehrt fahren" würde ich anders formulieren als "die rechte Seite der Schienen bezogen auf die Fahrtrichtung"
Systemdynamiker
Verfasst am: 15. Mai 2014 12:25
Titel: Eisenbahn
Es geht hier um Eisenbahnen und nicht um Flüsse. Zudem spielt es keine Rolle, in welche Richtung sich ein Körper auf der Erdoberfläche bewegt. Die
Horizontalkomponente
der Corioliskraft hängt nur von der geographischen Breite ab.
TomS
Verfasst am: 15. Mai 2014 08:07
Titel: Re: Kraft
Systemdynamiker hat Folgendes geschrieben:
Zudem scheint mir die Coriolisraft zu gering zu sein.
Bei den großen Strömen in Sibirien ist das m.W.n. nachweisbar.
Systemdynamiker
Verfasst am: 15. Mai 2014 07:05
Titel: Kraft
Die Horizontalkomponenten der Corioliskraft ist gleich
wobei
die geographische Breite ist. Damit eine Abnützung der Schiene feststellbar ist, darf diese nur in eine Richtung befahren werden. Zudem scheint mir die Coriolisraft zu gering zu sein.
Video zur Corioliskraft (ab 5:50'):
https://www.youtube.com/watch?v=m31v1O9lFRQ
Um die Kraft auf die Schiene zu berechnen, muss ein Wagen oder das Drehgestell freigeschnitten werden. d.h. man skizziert das Objekt separat und zeichnet alle Kräfte ein. Dabei gibt es Oberflächenkräfte (Normalkraft, Haftreibungskraft, Luftwiderstand; ..) und Volumenkräfte (Gewichtskraft, Zentrifugalkraft, Corioliskraft). Die (gravitativen) Volumenkräfte sind nicht direkt messbar und hängen vom Bezugssystem ab.
Vieo zum Freischneiten:
https://www.youtube.com/watch?v=B01wRYltaRk
JohnnyBGood
Verfasst am: 14. Mai 2014 19:22
Titel: Corioliskraft und Bahn
Hallo,
Ich habe bei Wikipedia gelesen, dass die Corioliskraft bewirkt, dass die rechte Seite der Schienen von Bahnen, die von Nord nach Süd und umgekehrt fahren theoretisch stärker abnutzen (wenn auch minimal). Nun wäre meine Frage: Kann ich das irgendwie berechnen? Also zum Beispiel über die Normalenkräfte mit Hilfe des Schwerpunkts der Bahn?
Spielt die Höhe des Schwerpunktes eine Rolle, wenn ja, inwiefern?
Hier noch nebenbei: Wie kann man allgemein eine Normalenkraft aufstellen, wenn man einen Schwerpunkt gegeben hat bei einem Objekt, das WIE auf Schienen steht?
Danke schon einmal und viele Grüße