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T.rak92
Verfasst am: 02. Feb 2012 17:06
Titel:
weisst du der beste weg um die Aufgabe zu verstehn, ist sie erstmal selbst zu lösen und nicht auf irgendwelche gleichungen andere leute zu schauen, die ggf. anders denken als du.
Versuchen wir mal die Aufgabe zu Lösen:
Es steht also ein Skifahrer auf einer Ebene vor einem Abgrund. Die Frage ist nun welche Höhendifferenz zu einer Ebene vorliegen muss, auf der ein Looping (annahme perfekter kreis) mit radius r steht, damit der skifahrer den looping komplett fährt.
Schreib doch erstmal auf wie du die Aufgabe lösen würdest, ohne auf irgendwas zu schauen, nur so kannst du lernen mit den Sachen umzugehen.
Malouu
Verfasst am: 02. Feb 2012 16:11
Titel:
Okay,
hier:
Zitat:
Es geht um die Höhe, die ein Skifahrer haben muss, damit er genug Energie hat, um einen Looping zu fahren. Konservativ natürlich.
Folgende Überlegung von mir und mein peinliches Problem.
Die Energiebetrachtung sagt mir:
Wieso stellt man hier Epot = E kin einfach gleich? Vor dem Abhang hat der Skifahrer ja eine potentielle Energie, aber keine potentielle, solange er noch nicht losfährt. Ich muss hier aber einfach davon ausgehen, dass er nach unten beschleunigt und deshalb dennoch in diesem Punkt bereits ebenso eine kinetische Energie besitzt, oder? Wieso ist dann am "Ende" der Bewegung nur noch eine kinetische Energie (also das rechts vom Gleichheitszeichen) ?
Ich bin mir oft nicht sicher, ob jetzt der Kraftsatz, der Energie oder Energieerhaltungssatz verwendet werden muss. In einer Lösung heißt es bspw, dass W = F * s ist und dann einfach W = E gesetzt wird. Ist W(ges) mit meinem E(ges) einfach so gleichzusetzen?
Grüße,
Malouu
Grüße,
Malouu
T.rak92
Verfasst am: 02. Feb 2012 15:24
Titel:
hi, also wenn du probleme bei einer Aufgabe hast, dann solltest du die schon posten. Wenn du dann Probleme mit einem Lösungsansatz hast, dann solltest du den auch posten.
Malouu
Verfasst am: 02. Feb 2012 14:40
Titel:
Okay, danke hier für.
Wieso stellt man in dieser Aufgabe hier:
"Ich kann leider kein Link posten, aber die Aufgabe steht in dem Thread mit dem Titel: "Looping - Energieerhaltung - peinliche Frage".
am Anfang die potentielle Energie gleich der kinetischen Energie? Vor dem Abhang hat der Skifahrer ja eine potentielle Energie, aber keine potentielle, solange er noch nicht losfährt. Ich muss hier aber einfach davon ausgehen, dass er nach unten beschleunigt und deshalb dennoch in diesem Punkt bereits ebenso eine kinetische Energie besitzt, oder? Wieso ist dann am "Ende" der Bewegung nur noch eine kinetische Energie (also das rechts vom Gleichheitszeichen) ?
Grüße,
Malouu
T.rak92
Verfasst am: 02. Feb 2012 14:31
Titel:
Hi
Zitat:
Wenn zwei "Orte" eines Systems betrachtet werden, bspw. ein Block auf einer schiefen Ebene, dann wäre doch die kinetische Energie des Blocks, der sich in Ruhe befindet, am oberen Ort gleich Null, oder? Die potentielle dagegen nicht, er befindet sich ja in irgendeiner Höhe h. Wenn sich der Block dann nach unten bewegt, hat er in dem Moment, wo er unten ankommt, eine kinetische Energie? Er bewegt sich in dem Moment ja eigentlich nicht, oder? Die potentielle Energie ist am "unteren Ort" null.
es sind hier zwei Sachen zu beachten:
1. du hast recht damit, dass der Block oben in ruhe keine kinetische aber eine potentielle Energie hat, es ist jetz natürlich so, dass wenn er runtergleitet er dabei beschleunigt wird d.h. er hat eine geschwindigkeit und somit eine kinetische energie.
2. ich glaube, dass das Problem bei deinen Überlegungen ist, dass du dir den vorgang in der realität vorstellst (ein block gleitet nach unten schlägt auf und bleibt stehen) die sache ist nur, dass in der realität reibungskräfte vorherrschen und der block ja irgendwo drauflandet z.b. auf einem Tisch, da werden haufenweise Impulse ausgetauscht, in nicht perfekt elastischen Stößen, und alles schaut ganz anders aus.
Was du für deine Fragen wissen musst, ist das wenn keine äußere Kraft im Spiel ist, die Summe der potentiellen und kinetischen Energie konstant ist. Dabei ist aber wichtig zu beachten, dass z.B. eine Schiefe Ebene, obwohl sie eine Normalkraft einführt, trotzdem die Energie erhält, sie zwingt die masse sozusagen nur, einen anderen weg zu der tieferen höhe zu nehmen, und da die Energie wegunabhängig ist, bleibt sie erhalten.
Malouu
Verfasst am: 02. Feb 2012 13:30
Titel:
Hallo nochmals,
ich habe mich nochmals mit dem Energieerhaltungssatz und dem Energiesatz befasst.. dabei sind mir einige Sachen noch nicht ganz klar.
Wann kann ich von einem abgeschlossenen System ausgehen? Wenn zwei "Orte" eines Systems betrachtet werden, bspw. ein Block auf einer schiefen Ebene, dann wäre doch die kinetische Energie des Blocks, der sich in Ruhe befindet, am oberen Ort gleich Null, oder? Die potentielle dagegen nicht, er befindet sich ja in irgendeiner Höhe h. Wenn sich der Block dann nach unten bewegt, hat er in dem Moment, wo er unten ankommt, eine kinetische Energie? Er bewegt sich in dem Moment ja eigentlich nicht, oder? Die potentielle Energie ist am "unteren Ort" null.
Wann weiß ich denn nun, wann ich in einer Aufgabe den Energiesatz, also eine Kraft F mal den Weg mit der potentiellen und kinetischen Energie des durch die Kraft angreifenden Objekts gleichsetzten muss? Und wann der Energieerhaltungssatz anzuwenden ist? Das hört sich in den Büchern immer so selbsterklärend an, trotzdem fällt mir das ziemlich schwer..
Vielen Dank schonmal für die Hilfe
Grüße,
Malouu
T.rak92
Verfasst am: 02. Feb 2012 00:00
Titel:
Zitat:
Vielen Dank zunächst für deine ausführliche Antwort. Das hat mir schonmal weitergeholfen.
Äußere Kräfte sind also einfach Kräfte wie bspw. die Gewichtskraft, die Kraft mit der ein Block geschoben wird etc. Und diese äußeren Kräfte hole ich dann einfach in die Gleichung - in der ich die Kinetische und Potentielle Energie am Anfang mit der Kin. und Pot. Energie am Ende gleichsetze - hinein.
Hi grundsätzlich, hast du das schon verstanden, aber du musst bedenken, dass z.b. die gewichtskraft nicht immer eine äußere kraft ist. Denn wie ich gesagt habe, definierst du z.B. für gewöhnlich die potentielle energie im schwerefeld der Erde d.h. die gewichtskraft in diesem fall mg steckt schon in der potentiellen energie und ist in dem fall keine äußere Kraft.
Zitat:
Zur Feder: Die Feder bewegt sich doch in neg. x-Richtung, dann müsste sie doch auch eine kinetische Energie besitzen. Durch das Gewicht des Gegenstands wurde die Feder ja eigentlich beschleunigt, oder?
Der Referenzpunkt sollte auf die Ruhelage gelegt werden, weil man dann sagen kann, dass die Potentielle Energie am Anfang gleich Null ist. Hast du das so gemeint?
An sich hast du recht, dass die feder in der realität auch eine kinetische energie hat. Aber im simplen modell ist die feder massenlos und kann an sich weder kinetische noch potentielle enrgie haben (wenn man den realen fall betrachtet müsste man noch deformationsenergie usw. betrachten. ist dann sehr viel komplexer...) Es ist auch nicht wirklich korrekt zu sagen, dass die feder potentielle energie speichert. Prinzipiell hast du mit der feder ja auch eine äußere kraft(und damit hält der energieerhaltungssatz nicht), nämlich die Spannung, es ist aber halt so, dass sich die feder auch entspannt, und dann theoretischwieder Energie freigibt.
Auf die Impulse, kommen wir am besten mal im Rahmen einer Aufgabe zurück...[/quote]
Malouu
Verfasst am: 01. Feb 2012 23:31
Titel:
T.rak92 hat Folgendes geschrieben:
Hi, erstmal zu den generellen zusammenhängen bei den Energien:
Ein Körper kann zwei Arten von mechanischer Energie haben(prinzipiell gibt es noch kinetische rotationsenergie, aber die ist für deine Aufgaben unwichtig):
kinetische Energie:0.5mv^2 (Arbeit die verrichtet werden musste, um den Körper auf v zu beschleunigen)
Potentielle Energie: (eigentlich Arbeit die verrichtet werden muss, um den Körper zu einem bel. Bezugspunkt zu befördern) wird in dem Schwerefeld der Erde als mg* delta h definiert, wobei das delta h die Höhenänderung zu einem bel. Referenzpunkt ist.
Es ist nun so, dass in einem konservativen Kraftfeld wie dem Schwerefeld, die Summe aller Potentiellen und kinetischen Energien eines Systems konstant bleibt, wenn keine äußere Kraft wirkt d.h. wenn wir ein System von einem Körper nehmen, und er sich im Schwerefeld der Erde befindet, und keine äußere Kraft auf ihn wirkt, dann können wir eine Änderung in einer der Energien gleichsetzen mit einer betragsgleichen negativen Änderung der anderen Energie.
Wenn jetzt eine äußere Kraft wirkt, verrichtet diese Arbeit, dass führt zu einer Änderung der Gesamtenergie, die Änderung kann man meistens berechnen mit Kraft mal Weg (korrekter wäre Kraftvektor dot Wegvektor)
Reibungskräfte, sind z.B. äußere kräfte, die die gesamtenergie verändern (reduzieren)
Vielen Dank zunächst für deine ausführliche Antwort. Das hat mir schonmal weitergeholfen.
Äußere Kräfte sind also einfach Kräfte wie bspw. die Gewichtskraft, die Kraft mit der ein Block geschoben wird etc. Und diese äußeren Kräfte hole ich dann einfach in die Gleichung - in der ich die Kinetische und Potentielle Energie am Anfang mit der Kin. und Pot. Energie am Ende gleichsetze - hinein.
T.rak92 hat Folgendes geschrieben:
Bei Federn ist die sache ein wenig komplizierter, man könnte physikalisch salopp sagen, dass Sie Energie speichern. Wenn du dir z.B. vorstells, dass ein Gewicht auf eine Feder fällt und sie staucht, dann steckt in der gestauchten feder potentielle Energie, nämlich die Energie, die das Gewicht eigentlich haben sollte (es ist ja gefallen, und sollte daher eine kinetische energie haben).
Grundsätzlich sollte man, falls man mit Federn rechnet und die möglichkeit besteht, den referenzpunkt für die Potentielle energie auf die ruhelage der Feder legen (damit kann man z.B. auch Oszillierenden Systemen auf horizontaler Ebene eine potentielle Energie zuordnen).
Nun zur Impulserhaltung, der Impuls eines systems ist die summe aller einzelimpulse, und die sind gegeben durch m*v. wenn auf ein System keine äußere Kraft wirkt, bleibt der gesamtimpuls erhalten. Hier ist es ganz besonders wichtig, äußere und innere Kräfte zu unterscheiden, denn wenn z.B. eine Masse eine andere stößt werden sich die Geschwindigkeiten ändern also eine Kraft, aber wenn es keine äußere Kräfte gibt, dann bleibt der Gesamtimpuls erhalten. Die meisten Fälle von Impulserhaltung, die du rechnen musst, werden wahrscheinlich stöße zwischen massen auf einer reibungsfreien horizontalen ebene sein, weil da die Normalkräfte, die Schwerkräfte aufheben, und somit keine äußere kraft vorhanden ist (außer natürlich man schubst eine der massen).
So das war jetzt ziemlich viel, und trocken
Hoffe aber, dass du die sachen damit ein bisschen besser verstehst. wenn du noch hilfe bei einer aufgabe brauchst, kann ich dir gerne helfen aber morgen. Und dann schreib die Aufgabe bitte in LaTeX oder mach ein foto von der geschriebenen Aufgabe, die Formeln in deine Beispielen konnte ich nämlich gar nicht verstehen...):
Zur Feder: Die Feder bewegt sich doch in neg. x-Richtung, dann müsste sie doch auch eine kinetische Energie besitzen. Durch das Gewicht des Gegenstands wurde die Feder ja eigentlich beschleunigt, oder?
Der Referenzpunkt sollte auf die Ruhelage gelegt werden, weil man dann sagen kann, dass die Potentielle Energie am Anfang gleich Null ist. Hast du das so gemeint?
Das mit den Impulsen ist mir immer noch nicht so ganz klar.. Können die auch in die Gleichungen der Energieerhaltung eingesetzt werden? Oft wird aufgelöst und eingesetzt, dass man einfach nicht mehr folgen kann.. Die Reibarbeit bspw. wird in m*a*s umgeformt. Wo ist da denn nun der Reibkoeffizient?
Die Aufgaben werde ich später noch umschreiben. Danke für den Tipp!
Grüße,
Malouu
T.rak92
Verfasst am: 01. Feb 2012 23:10
Titel:
Hi, erstmal zu den generellen zusammenhängen bei den Energien:
Ein Körper kann zwei Arten von mechanischer Energie haben(prinzipiell gibt es noch kinetische rotationsenergie, aber die ist für deine Aufgaben unwichtig):
kinetische Energie:0.5mv^2 (Arbeit die verrichtet werden musste, um den Körper auf v zu beschleunigen)
Potentielle Energie: (eigentlich Arbeit die verrichtet werden muss, um den Körper zu einem bel. Bezugspunkt zu befördern) wird in dem Schwerefeld der Erde als mg* delta h definiert, wobei das delta h die Höhenänderung zu einem bel. Referenzpunkt ist.
Es ist nun so, dass in einem konservativen Kraftfeld wie dem Schwerefeld, die Summe aller Potentiellen und kinetischen Energien eines Systems konstant bleibt, wenn keine äußere Kraft wirkt d.h. wenn wir ein System von einem Körper nehmen, und er sich im Schwerefeld der Erde befindet, und keine äußere Kraft auf ihn wirkt, dann können wir eine Änderung in einer der Energien gleichsetzen mit einer betragsgleichen negativen Änderung der anderen Energie.
Wenn jetzt eine äußere Kraft wirkt, verrichtet diese Arbeit, dass führt zu einer Änderung der Gesamtenergie, die Änderung kann man meistens berechnen mit Kraft mal Weg (korrekter wäre Kraftvektor dot Wegvektor)
Reibungskräfte, sind z.B. äußere kräfte, die die gesamtenergie verändern (reduzieren)
Bei Federn ist die sache ein wenig komplizierter, man könnte physikalisch salopp sagen, dass Sie Energie speichern. Wenn du dir z.B. vorstells, dass ein Gewicht auf eine Feder fällt und sie staucht, dann steckt in der gestauchten feder potentielle Energie, nämlich die Energie, die das Gewicht eigentlich haben sollte (es ist ja gefallen, und sollte daher eine kinetische energie haben).
Grundsätzlich sollte man, falls man mit Federn rechnet und die möglichkeit besteht, den referenzpunkt für die Potentielle energie auf die ruhelage der Feder legen (damit kann man z.B. auch Oszillierenden Systemen auf horizontaler Ebene eine potentielle Energie zuordnen).
Nun zur Impulserhaltung, der Impuls eines systems ist die summe aller einzelimpulse, und die sind gegeben durch m*v. wenn auf ein System keine äußere Kraft wirkt, bleibt der gesamtimpuls erhalten. Hier ist es ganz besonders wichtig, äußere und innere Kräfte zu unterscheiden, denn wenn z.B. eine Masse eine andere stößt werden sich die Geschwindigkeiten ändern also eine Kraft, aber wenn es keine äußere Kräfte gibt, dann bleibt der Gesamtimpuls erhalten. Die meisten Fälle von Impulserhaltung, die du rechnen musst, werden wahrscheinlich stöße zwischen massen auf einer reibungsfreien horizontalen ebene sein, weil da die Normalkräfte, die Schwerkräfte aufheben, und somit keine äußere kraft vorhanden ist (außer natürlich man schubst eine der massen).
So das war jetzt ziemlich viel, und trocken
Hoffe aber, dass du die sachen damit ein bisschen besser verstehst. wenn du noch hilfe bei einer aufgabe brauchst, kann ich dir gerne helfen aber morgen. Und dann schreib die Aufgabe bitte in LaTeX oder mach ein foto von der geschriebenen Aufgabe, die Formeln in deine Beispielen konnte ich nämlich gar nicht verstehen...):
Malouu
Verfasst am: 01. Feb 2012 22:14
Titel:
Hey
Hier mal eine, bei der ich zwar einen Ansätze hätte, aber nicht weiterkomme:
Ein Block mit m=1,5kg befindet sich ursprünglich in Ruhe auf horizontaler, reibungsfreier Ebene. Es greift eine horizontale, in positive Richtung zeigende Kraft F mit F(x)=2,5-x^2 ex N an (x in Metern). Block befindet sich ursprünglich bei x=0. Wie groß ist die kin. Energie in dem Moment, in dem er sich durch x=2m bewegt? Wie groß ist die maximale kin. Energie zwischen x=0 und x=2. ?
Die Kraft beträgt nach 2m -1,5N. Über F=m*a würde man ja die Beschleunigung rausbekommen. Aber das hilft mir ja für die Formel Ekin = 1/2 * m * v^2 nicht weiter. Oder?
In einer anderen Aufgabe heißt es: Eine Kraft von 5N wirke auf einen Körper mit m=15kg (befindet sich ursprünglich in Ruhe). Es soll die von der Kraft während der ersten, zweiten und dritten Sekunde verrichteten Arbeit sowie die momentane Leistung der Kraft am Ende der dritten Sekunde berechnet werden.
Laut Lösung setzt sich die Arbeit hier aus Ekin und Epot zusammen.. Woher weiß ich das? Kann ich die Arbeit einfach gleich setzen mit den einzelnen Energien oder was ist hier zu beachten? Ich versteh' da die Zusammenhänge nicht, eventuell kann mir das einer kurz erläutern..
Wann muss man welche Kräfte einzeichnen? (Normalkraft, Haftreibung, Hangabtriebskraft.. etc.)
Ferner spielen in einigen Aufgaben Federn eine Rolle. Bspw. fällt ein Block auf eine Feder, dann ist nach der Gravitationskraft gefragt, oder der Geschwindigkeitsbetrag kurz vor dem Auftreffen auf der Feder oder in dem Moment, wenn er die Feder berührt. Wie müssen diese "Federkräfte" (manchmal auch Luftwiderstandskräfte" mit einbezogen werden?
Viele Fragen, ich hoffe, ihr könnt mir trotzdem weiterhelfen. Schonmal im Voraus vielen Dank.
Grüße,
Malou
planck1858
Verfasst am: 01. Feb 2012 21:50
Titel:
Hi,
gib doch mal ein Aufgabenbeispiel.
Malouu
Verfasst am: 01. Feb 2012 21:49
Titel: Energieerhaltungssätze Grundlagen
Meine Frage:
Hallo :)
Ich komme gerade einfach nicht mit den Übungsaufgaben bzgl. des Energie- und Impulserhaltungssatzes weiter. Einmal steht zur kinetischen und potentiellen Energie plötzlich noch eine Reibungsarbeit auf der rechten Seite, die keinerlei Reibungskoeffizienten enthält, dann fehlt beim einen mal die kinetische Energie (auch wenn der entsprechende Körper nicht in Ruhe ist), irgendwelche Federkräfte oder es stehen plötzlich noch irgendwelche Kräfte dabei,. Zudem bringt der Prof dann immer noch den Impulserhaltungssatz ins Spiel. Ich steh' da gerade ziemlich auf dem Schlauch und komme überhaupt nicht weiter..
Könnt ihr mir eventuell erklären, wie bei solchen Aufgabentypen vorzugehen ist und wie man sich das ganze vorstellen kann? Was ist zu beachten?
Vielen Dank schonmal im Voraus.
Grüße,
Malouu
Meine Ideen:
1/2m * v1^2 + m*g*h = 1/2*m*v2^2 + m*g*h