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Mathefix
BeitragVerfasst am: 06. Jun 2024 19:01    Titel:

Energiegleichung

E_pot + E_Reib Gewichtskraft +E_Reib Zentripetalkraft +E_kin = E_0



Weg



Krümmungsradius





Bahnkurve







Die Energiegleichung ist elementar lösbar:



Aus v(x) = 0 ist v_0 für x=L und y=H bestimmbar und damit die notwendige Federkraft.
Mathefix
BeitragVerfasst am: 22. Mai 2024 14:12    Titel:

KIKI2 hat Folgendes geschrieben:
Wie ist es wenn man annimmt, dass die e-funktion eine schiefe Ebene ist und man dann die steigung berechnet mit einem Koordinatensystem. Den winkel der schiefen Ebene könnte man mit \alpha =(3m/30cm) berechnen. Oder liege ich da komplett falsch?


Du könntest als e-Funktion



annehmen.

Die Steigung ist

Mit dieser Annahme kannst Du auch die Reibungsarbeit, wie ich gezeigt habe, einfach berechnen.
Mathefix
BeitragVerfasst am: 20. Mai 2024 18:50    Titel:

KIKI2 hat Folgendes geschrieben:
Aber warum ist bei der Funktion eine -1?


Damit bei x = 0 y = 0 bzw. h = 0 ist.

KIKI2
BeitragVerfasst am: 20. Mai 2024 17:30    Titel:

Aber warum ist bei der Funktion eine -1?
Mathefix
BeitragVerfasst am: 20. Mai 2024 09:57    Titel:

Anna116 hat Folgendes geschrieben:
Ich bin mir nicht sicher, ob wir das wirklich so kompliziert rechnen müssen. Wir sind im zweiten Semester und wir haben auch keine Zahlen gegeben, also keine konkreten Werte. Unsere Aufgabe ist eigentlich nur die passenden Formeln zu finden.


Geometrie

Aus der Form der Rampe, in diesem Fall eine e-Funktion, kann bei gegebener horizontaler Länge l die Höhe h bestimmt werden und umgekehrt.











Steigung der Rampe







Energie

Die Arbeit W, um das Auto auf die Höhe der Rampe zu heben ist, ohne Berücksichtigung von Reibarbeit, unabhängig von der Form der Rampe. Maßgeblich ist nur der Höhenunterschied, da nur die vertikalen Komponenten der Rampenform zur Arbeit beitragen.



Notwendige kinetische Energie am Anfang der Rampe



Energieerhaltung





Geschwindigkeit am Anfang der Rampe



Kraft

Notwendige Energie der Feder

D = Federkonstante
x = Federweg
F = Spannkraft







Energieerhaltung







Ausreichend beantwortet?
Steffen Bühler
BeitragVerfasst am: 18. Mai 2024 20:43    Titel:

Dann setze die Reibung auf Null.

Viele Grüße
Steffen
Anna116
BeitragVerfasst am: 18. Mai 2024 14:44    Titel:

Ich bin mir nicht sicher, ob wir das wirklich so kompliziert rechnen müssen. Wir sind im zweiten Semester und wir haben auch keine Zahlen gegeben, also keine konkreten Werte. Unsere Aufgabe ist eigentlich nur die passenden Formeln zu finden.
Mathefix
BeitragVerfasst am: 17. Mai 2024 20:22    Titel:

KIKI2 hat Folgendes geschrieben:
Wie ist es wenn man annimmt, dass die e-funktion eine schiefe Ebene ist und man dann die steigung berechnet mit einem Koordinatensystem. Den winkel der schiefen Ebene könnte man mit \alpha =(3m/30cm) berechnen. Oder liege ich da komplett falsch?
[/latex]

Das wäre eine unzulässige Vereinfachung.. Eine e-Funktion kann nicht durch eine Gerade angenähert werden.
KIKI2
BeitragVerfasst am: 17. Mai 2024 16:36    Titel:

Wie ist es wenn man annimmt, dass die e-funktion eine schiefe Ebene ist und man dann die steigung berechnet mit einem Koordinatensystem. Den winkel der schiefen Ebene könnte man mit \alpha =(3m/30cm) berechnen. Oder liege ich da komplett falsch?


[/latex]
Myon
BeitragVerfasst am: 17. Mai 2024 16:12    Titel:

Nein, keine Idee... Das würde sehr kompliziert und hängt von der Anfangsgeschwindigkeit ab. Man müsste das numerisch berechnen.
Mathefix
BeitragVerfasst am: 17. Mai 2024 15:36    Titel:

Myon hat Folgendes geschrieben:
@Mathefix: Ich denke, die Reibungsarbeit wäre schwieriger zu berechnen, da die Gleichung für die Normalkraft



für eine schiefe Ebene gilt, hier aber nicht. Für die Normalkraft ist hier, bei krummer Fahrbahn, nicht nur die Gewichtskraft und die Steigung, sondern auch die Normalbeschleunigung massgebend. Und diese wiederum hängt ab von der Geschwindigkeit und der lokalen Krümmung, ist also i.a. nicht konstant.


@Myon
Du hast recht. Ich müsste für jeden Punkt der Bahnkurve Krümmungsradius und Geschwindigkeit und daraus die Normalbeschleunigung berechnen.



Der Krümmungsradius ist mit



noch einfach zu bestimmen. Mit der Geschwindigkeit ist es schwieriger.
Ich denke das läuft auf eine komplizierte DGL hinaus. Vllt. kann man das auch vernachlässigen, da mit steigendem x der Krümmungsradius immer grösser, damit die Normalbeschleunigung immer kleiner und die Geschwindigkeit immer geringer wird.
Wenn ich Zeit habe, überlege ich das. Oder hast Du eine Idee?
Myon
BeitragVerfasst am: 17. Mai 2024 15:12    Titel:

@Mathefix: Ich denke, die Reibungsarbeit wäre schwieriger zu berechnen, da die Gleichung für die Normalkraft



für eine schiefe Ebene gilt, hier aber nicht. Für die Normalkraft ist hier, bei krummer Fahrbahn, nicht nur die Gewichtskraft und die Steigung, sondern auch die Normalbeschleunigung massgebend. Und diese wiederum hängt ab von der Geschwindigkeit und der lokalen Krümmung, ist also i.a. nicht konstant.
KIKI2
BeitragVerfasst am: 17. Mai 2024 14:59    Titel:

Könnte man das auch mit den Formeln der schiefen Ebene berechnen?
Mathefix
BeitragVerfasst am: 16. Mai 2024 16:31    Titel:

Ich versuche mit den dürftigen Angaben einen Lösungsansatz.

Annahmen
v(h=0)= v_0; v(h=H)=0
l = horizontale Länge der Bahnkurve

Energie E = potentielle Energie + Reibarbeit = E_p + W_r

1. Potentielle Energie = Hubarbeit



2. Reibarbeit










Bahnkurve e-Funktion
Randbedingungen








Diese Energie muss vom "Gummimotor" als Spannarbeit aufgegracht werden.
Anna116
BeitragVerfasst am: 16. Mai 2024 13:43    Titel: Auto fährt Rampe hoch (e-Funktion) Kräfte & Energien

Meine Frage:
Ein Auto soll mithilfe eines Gummibands (mechanischer Antrieb) eine Rampe (3m hoch, 1 m breit) hochfahren. Startpunkt des Autos befindet sich 30 cm vor der Rampe auf ebener Fläche. Die Rampe hat die Form einer e-Funktion.



Meine Ideen:

Welche Berechnungen bzw Formeln brauche ich um die benötigten Kräfte und Energien zu berechnen? Vorallem bezüglich des Antriebs und zwar des Gummibands.

Kinetische/potentielle Energie? eventuell Reibkraft? Elastizität?

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