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Looping
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gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 15. Jan 2008 22:13    Titel: Looping Antworten mit Zitat

ich soll errechnen, welche energie nötig ist um das motorrad in der bahn zu halten. da ich keine angaben für eine masse oder geschwindigkeit, denke ich mal, daß ich nich nachschauen muss welche masse ein motorrad hat!!
in der kreisbahn des loopings soll die zentrifugalkraft grösser sein als die erdanziehungskraft g. aber ohne irgeneine grösse weiss ich nicht wie ich da rechnen soll????

grübelnd
dermarkus
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Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 00:35    Titel: Antworten mit Zitat

Wie lautet denn die genaue wörtliche Aufgabenstellung?

Ich würde vermuten, du sollst das erstmal konsequent nur mit Formeln rechnen, und dann am Ende vielleicht noch sinnvoll geschätzte Werte einsetzen, um deine Formelergebnisse auf Plausibilität zu überprüfen.

Wie weit kommst du mit:

* Dem Beschreiben der Situation und Einführen der benötigten Variablennamen

* dem Zusammenstellen und Aufstellen von Formeln und Gleichungen

* dem Auswerten dieser Ansätze durch Rechnen mit den Gleichungen bis zum Ergebnis in Formelform

?
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
Beiträge: 303

Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 01:05    Titel: Antworten mit Zitat

ach ja die aufgabe, hab ich vergessen hochzuladen!!!!


Unbenannt234.JPG
 Beschreibung:
 Dateigröße:  29.23 KB
 Angeschaut:  10421 mal

Unbenannt234.JPG


dermarkus
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Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 01:13    Titel: Antworten mit Zitat

Da steht doch, was du machen sollst: Gegeben ist eine Kugel, der Radius des Loopings r, und du sollst die mindestens nötige Höhe von A bestimmen, damit die Kugel den Looping schafft.

Und du hast sogar eine Anleitung zur Vorgehensweise.

Tipp von mir dazu: In dieser Aufgabe muss du mit Formeln rechnen, ohne konkrete Werte für deine Variablen einzusetzen. Diese Variablen stehen dann im Formel-Endergebnis noch mit drin.

Wie weit kommst du damit selbst schon?
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 02:08    Titel: Antworten mit Zitat

jetzt fang ich erstmal oben bei A an, die kugel hat eine potentielle energie m*g*h, die sich durch das hinabrollen zu punkt B in kinetische und rotationsenergie (wie bei einem schwungrad nimmt die kugel einen teil der potentiellen energie auf und der rest wird kinetische energie.) mit welcher energie rollt die kugel nun runter zu punkt B???


grübelnd
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 10:45    Titel: Antworten mit Zitat

aha,

die zentrifugalkraft muss größer sein als die schwerkraft.




:m

*r









so nun die höhe:



kann man auch vergessen, da mit wurzel g aus der fomel 1,5/2 wird.
keine ahnung wie man damit weiterrechnet!!!!!! Hilfe


grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
jetzt fang ich erstmal oben bei A an, die kugel hat eine potentielle energie m*g*h, die sich durch das hinabrollen zu punkt B in kinetische und rotationsenergie (wie bei einem schwungrad nimmt die kugel einen teil der potentiellen energie auf und der rest wird kinetische energie.)

Einverstanden. Kannst du das auch als Gleichung sagen? Dann bekommst du nämlich eine Gleichung für die Geschwindigkeit im Punkt B.


gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
aha,

die zentrifugalkraft muss größer sein als die schwerkraft.




:m



Bis hierhin bin ich einverstanden. Achte aber darauf, dass du die beiden unterschiedlichen Kräfte nicht beide mit demselben Buchstaben F bezeichnest, sonst kannst du damit nie eine saubere Gesamtgleichung aufschreiben! Wie möchtest du die Beiden Kräfte als Variablen benennen, damit man sie unterscheiden kann?

Ich schlage vor, wir lassen diese Beziehung erstmal so stehen, und bezeichnen die Geschwindigkeit v darin mit , damit wir die Beziehung hinterher mit den anderen Formeln zusammensetzen können.

Zitat:



Ab hier wird es falsch, denn links hast du vergessen, die Wurzel zu ziehen.

Zitat:

so nun die höhe:



Hoppla, das scheint mir irgendeine fertige Formel zu sein, in der ich noch keine Ahnung habe, was die Buchstaben darin mit unserer Aufgabe zu tun haben. Welcher Höhenunterschied genau soll das h in dieser Formel sein? Die Höhe von A über B, die Höhe von C über B, oder gar die Höhe von A über C? Und was genau soll das v sein? Vielleicht die Geschwindigkeit der Kugel oben am Startpunkt oder die Geschwindigkeit der Kugel ganz unten oder die Geschwindigkeit der Kugel oben im Looping oder etwa noch eine andere Geschwindigkeit ?

Ich bin sehr dafür, lieber oben aus deiner Energiebetrachtung (Zitat am Anfang dieses Beitrags) selbst eine Formel herzuleiten, in der du dann auch selbst ganz genau weißt, welche deiner Variablen was bezeichnen sollen smile
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 20:01    Titel: Antworten mit Zitat

in der aufgabe steht: ....muß mindestens gleich der gesamtenergie in c sein, d.h., gleich der summe aus potentieller und kinetischer energie....

ist das ein tippfehler?

soll das nicht heissen: ...gleich der summe aus rotationsenergie und kinetische energie.

???

grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 21:51    Titel: Antworten mit Zitat

Ich glaube, die Aufgabenstellung meint da mit "kinetische Energie" einfach die gesamte Bewegungsenergie, also die Summe aus Rotationsenergie und kinetischer Translationsenergie ((1/2)mv²).

Die Gesamtenergie meint also die Summe aus potentieller Energie, Rotationsenergie und kinetischer Translationsenergie.
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
Beiträge: 303

Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 21:58    Titel: Antworten mit Zitat

kann man nicht einfach



dann könnte man r auf die andere seite bringen und mit v/r=g die winkelgeschwindigleit errechnen, mit der man dann irgendwie weiter kommt???

könnte die hohe 7,3575m sein???


grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 22:08    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
kann man nicht einfach



Vorsicht, da würfelst du wild mit Quadraten und Wurzeln.

Die Beziehung von oben, die noch richtig war, lautete



(das, was danach kam, war falsch, wie ich oben schon gesagt hatte.)

--------------------------------------

Ich würde dir am ehesten empfehlen, in deinem nächsten Schritt an dieser Stelle

dermarkus hat Folgendes geschrieben:
gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
jetzt fang ich erstmal oben bei A an, die kugel hat eine potentielle energie m*g*h, die sich durch das hinabrollen zu punkt B in kinetische und rotationsenergie (wie bei einem schwungrad nimmt die kugel einen teil der potentiellen energie auf und der rest wird kinetische energie.)

Einverstanden. Kannst du das auch als Gleichung sagen? Dann bekommst du nämlich eine Gleichung für die Geschwindigkeit im Punkt B.


weiterzumachen.
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 22:14    Titel: Antworten mit Zitat

ja





grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 22:23    Titel: Antworten mit Zitat

Wie bist du darauf gekommen? Was bitteschön meinst du mit dem und mit dem bzw. dem dazugehörigen in dieser Formel?

Welche Höhe, Winkelgeschwindigkeit, oder Geschwindigkeit genau soll das sein?
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
Beiträge: 303

Beitrag gabbo123 Verfasst am: 16. Jan 2008 22:40    Titel: Antworten mit Zitat

wenn ich etwas eine schiefe ebene runterrollen lasse und will die geschwindigkeit haben, dann ist das die formel dafür und ich muss aufpassen, daß ich das J für ne kugel-massiv benutze.
die masse der kugel ist egal, da sie alle gleichschnell runterrollen würden und die geschwindigkeit bei punkt B muss > oder = g sein, dann setze ich bei v=9,81 und löse nach h auf, womit ich auf 6,867m komme, aber was hat das mit C zu tun.

da steht ja die potentielle energie in A soll mindestens gleich der summe aus potentieller und kinetischer energie sein und diesen punkt verstehe ich nicht!!!!


grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2008 23:07    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
wenn ich etwas eine schiefe ebene runterrollen lasse und will die geschwindigkeit haben, dann ist das die formel dafür und ich muss aufpassen, daß ich das J für ne kugel-massiv benutze.
die masse der kugel ist egal, da sie alle gleichschnell runterrollen würden und die geschwindigkeit bei punkt B [...]


Willst du damit vielleicht sagen, dass du mit dem v in deiner Formel die Geschwindigkeit im Punkt B meinst? Dann schreibe unbedingt in dieser Formel statt v !!

Und dass du mit der Winkelgeschwindgkeit in deiner Formel die Winkelgeschwindigkeit meinst, die die Kugel im Punkt B hat? Dann darfst du nicht schreiben, sondern dann schreibe unbedingt !!

Und sage dazu, dass du mit dem bisher tatsächlich immer genau dasselbe gemeint hast, nämlich die Höhendifferenz zwischen Punkt A und Punkt B. Und verwende das h innerhalb dieser Aufgabe nicht mehr für andere Höhen in dieser Aufgabe!! (Wenn du später noch andere Höhen brauchen solltest, dann müssen sie als zum Beispiel , ... genannt werden, damit man sieht, dass du dann damit etwas anderes meinst)

Ohne diese Genauigkeit beim Benennen deiner Variablen sind deine Formeln nutzlos und in größeren Aufgaben nicht mit anderen zusammensetzbar oder gleichzeitig verwendbar.

Wie lauten die Formeln, die du bisher aufgestellt hast (und später zum Weiterrechnen brauchen wirst), wenn du eindeutige Variablenbezeichungen einführst und die Formeln damit schreibst?
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 00:18    Titel: Antworten mit Zitat












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dermarkus
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Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 00:52    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:


Einverstanden smile

Sobald du nun also herausfindest, wie groß mindestens sein muss, kannst du also nun ausrechnen, wie groß mindestens sein muss, damit die Kugel den Looping schafft smile

Zitat:







Das ist nun leider kompletter Unsinn. Hast du vielleicht zu später Stunde übersehen, dass die Erdbeschleunigung keine Geschwindigkeit ist?

Zitat:



Fast einverstanden smile

1.: Die Bezeichnung macht keinen Sinn. Meinst du hier die Winkelgeschwindigkeit in Punkt B oder in Punkt C? Nur eins von beiden ist möglich.

2.: Es wäre praktischer für die weitere Aufgabe, wenn du diese Gleichung so schreibst, dass statt der Winkelbeschleunigung die Geschwindigkeit der Kugel drin steht. Denn sowohl in deiner ersten Formel oben als auch in deiner Bedingung für den Punkt C stehen ja ebenfalls Geschwindigkeiten drin und keine Winkelgeschwindigkeiten.

3.: In dieser Aufgabe kommen zwei verschiedene Radien vor, einmal der Kugelradius und einmal der Radius des Loopings. Wie gedenkst du sie in den Variablenbezeichnungen auseinanderzuhalten?

----------------------------------------------------------------------

Nachdem du das geschafft hast, kannst du dir schon anfangen, Gedanken darüber zu machen, wie die Geschwindigkeit der Kugel in Punkt B mit der Geschwindigkeit der Kugel in Punkt C zusammenhängt. smile
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 01:11    Titel: Antworten mit Zitat












grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 01:17    Titel: Antworten mit Zitat

Hm, vielleicht magst du das einfach nochmal überschlafen und morgen nochmal ausgeruht drangehen? Ich glaube, was du jetzt gerade falsch gemacht hast, dürftest du morgen eher nur noch als Flüchtigkeitsfehler betrachten. smile
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 10:57    Titel: Antworten mit Zitat











so, bis hierhin lasse ich das erstmal, das mit der winkelgeschwindigkeit ist blödsinn.

jetzt geht es um punkt C, an dem ich eine geschwindigkeit von 9,81m/s erreichen muss, sonst fällt die kugel runter. an punkt B habe ich schon 9,81m/s, jetzt nurnoch die formel von B bis C austüfteln und fertig.


grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 14:08    Titel: Antworten mit Zitat

Woher um Himmels willen hast du denn den Wert genommen, den du da oben immer in der zweiten Zeile einsetzt?

Das kennst du doch noch gar nicht!

Ich spüre, es drängt dich sehr zum Einsetzen konkreter Werte, aber damit wirst du noch warten müssen, bis du alle Formeln beieinander hast. smile

Um wieviel wird die Kugel langsamer, während sie im Looping von unten nach oben rollt?
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 14:30    Titel: Antworten mit Zitat

ich merke auch das alles total unüberlegt und auf gut glück zusammengerechnet wurde!!! hehe augen zu und durch!!!

also, ich muss an punkt C eine geschwindigkeit haben die g neutralisiert und von diesem punkt muss ich rückwärts rechnen.

so, v_C>oder =g v_c=g .


grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 14:37    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden, stellen wir die Formeln für das Rückwärtsrechnen auf.

Wie hängt die Geschwindigkeit der Kugel in B mit der in C zusammen?
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 15:07    Titel: Antworten mit Zitat

ja und genau da komme die probleme, ich hebe keine ahnug wie man die geschwindigkeiten in einer kreisbahn berechnet, das steht zwar in meinem buch, aber das ist nicht zu überschauen.

die geschwindigkeit in punkt C muss also soviel zentrifugalkraft erzeugen, daß die erdanziehungskraft keiner oder gleich der zentrifugalkraft wird.
ich weiss soviel, das in einer kreisbahn die geschwindigkeit steigt, aber die bewegung nicht schneller wird.

die schiefe ebene mit der höhe auf der ich jetzt schon zwei tage rumkaue wird dann wohl kein problem mehr sein!!!



grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 15:20    Titel: Antworten mit Zitat

Überleg mal: Was hat das Nach-oben-Bewegen im Looping mit potentieller Energie und kinetischer Energie zu tun?
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 16:21    Titel: Antworten mit Zitat

ja die kugel hat potentielle energie und wenn sie sich bewegt gibt diese energie zusätzlichen schwung + der antreibenden energie, der zusätzliche schwung wird rotationsenergie genannt.
so dann ist die potentielle energie=rotationsenergie+kinetische-energie
im looping wird dann wohl die potentielle energie wirken zusammengesetzt aus kinetischer und rotationsenergie nur bei der rotationsenergie bin ich mir nicht sicher ob dies nicht nach unten in richtung erdanziehungskraft g wirkt.

grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 16:33    Titel: Antworten mit Zitat

Tipp: Unterscheidet sich die Energiebetrachtung im Looping wirklich von der am Hang?
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 16:49    Titel: Antworten mit Zitat

kann ich nur raten, was ich mir denke ist, daß die geschwindigkeit immer die gleiche ist, aber immer als tangente zum jewiligen punkt der kugel im looping wirkt. dann muss man das so sehen, daß die kugel eigentlich gerade aus rollen will aber dabei mit der kreisbahn eine schiefe ebene hinauf rollt und das mit der gleichen geschwindigkeit, so müsste sie ja noch schneller werden.


grübelnd
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 17:00    Titel: Antworten mit Zitat

Versuchs mal mit Überlegen statt Raten:

Woher nimmt die Kugel die potentielle Energie, die sie aufnehmen muss, um um Looping von unten nach oben zu gelangen?
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 17:39    Titel: Antworten mit Zitat

ja von punkt A bis punkt B.

grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 17:43    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
ja von punkt A bis punkt B.

grübelnd

Und in welcher Form liegt diese Energie vor, wenn sich die Kugel im Punkt B befindet?
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 17:52    Titel: Antworten mit Zitat

am anfang (punkt A) hat die kugel die
pontetielle-energie=kinetische-energie+rotationsenergie und am ende der schiefen ebene ist E_pot=E_kin, aber hier rollt die kugel ja weiter.


grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 18:00    Titel: Antworten mit Zitat

Da bin ich nicht einverstanden.

Am Anfang in Punkt A hat die Kugel nur potentielle Energie. Die kinetische Translationsenergie und die Rotatinsenergie der Kugel in A sind Null, denn in A bewegt sie sich ja noch gar nicht.

Wenn du richtige Aussagen machen möchtest, dann musst du hier immer sehr sorgfältig dazuschreiben, welche Energie an welchem Punkt du meinst.
gabbo123



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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 18:07    Titel: Antworten mit Zitat

also nur m*g*h, aber da ich die kugel festhalte, zieht diese energie in richtung erdanziehungskraft!!!! jetzt lasse ich die kugel los und die potentielle energie tzeilt sich in roataions-und kinetische-energie auf.
rotationsenergie= energie die die kugel beim rollen verbaucht
kinetische= energie die die kugel antreibt


grübelnd
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 18:16    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
also nur m*g*h,

Einverstanden smile

Zitat:

aber da ich die kugel festhalte, zieht diese energie in richtung erdanziehungskraft!!!!

Ziehen tun nur Kräfte, Energien "sind in den Körpern drin".

Zitat:

jetzt lasse ich die kugel los und die potentielle energie tzeilt sich in roataions-und kinetische-energie auf.

Einverstanden, die potentielle Energie, die die Kugel in A hatte , wird in kinetische Translationsenergie und in Rotationsenergie umgewandelt.



In welcher Form steckt die Energie also in der Kugel, wenn sie sich im Punkt B befindet? Mit welchen Variablennamen möchtest du also die Energie bezeichnen, die in der Kugel steckt, wenn sie im Punkt B ist?

Zitat:

rotationsenergie= energie die die kugel beim rollen verbraucht
kinetische= energie die die kugel antreibt

Damit bin ich nicht einverstanden. Beim Rollen wird keine Rotationsenergie verbraucht, und kinetische Energie treibt den Körper nicht an, denn sie beschleunigt ihn nicht.

Rotation ist die Energie, die in der Rotation (mit der Winkelgeschwindigkeit \omega ) der Kugel steckt, und die kinetische Translationsenergie ist die Energie die in der Translationsbewegung (mit der Geschwindigkeit v) der Kugel gespeichert ist.
gabbo123



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Beiträge: 303

Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 18:20    Titel: Antworten mit Zitat

in potentieller enrgie!!

ich suche jetzt mal nen paar animationen (wenn es die dafür gibt), da verstehe ich schneller.


grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jan 2008 18:26    Titel: Antworten mit Zitat

gabbo123 hat Folgendes geschrieben:
in potentieller enrgie!!

grübelnd

Magst du mal konkrete Variablennamen von mir haben, um damit konkreter zu überlegen?







Energieerhaltung:



Verstehst du, welche Überlegungen ich damit in ganz kondensierter Form meine? Und warum ich die ganze Zeit so viel Wert auf eindeutige Variablenbezeichungen lege?
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
Beiträge: 303

Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 18:32    Titel: Antworten mit Zitat

Thumbs up! Thumbs up! Thumbs up!

ja jetzt ist alles klar!!!!! damit kann ich arbeiten, das soll bestimmt das gleiche sein wie in meinem heft (habe übrigens noch 3 davon Big Laugh ) nur alles so durcheinander das es nicht auffällt!!!

so muss also im looping noch energie dazu kommen, aber ich denke irgendeine der drei energien wird kleiner!!!

grübelnd
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 18:54    Titel: Antworten mit Zitat

so, ich brauche nun die fliehkraft in C da diese aber kg m/s² ist kann ich die nicht mit g vergleichen. was muss ich an punkt C vergleichen???????

jetz steht ja in der aufgabe, daß die potentielle energie in A (m g h) mus mindestens gleich der gesamtenergie uin C sein, d.h. , gleich der summe aus potentieller und kinetischer energie >>>> m g h = m g h +E_kin c<<<<, ich denke die gesamtenergie in C ist E_pot c+E_rot c+Ekin c ????
da fehlt doch E_rot c ???

wenn du keine lust mehr hast sag bescheid, dann lasse ich die aufgabe weg und schicke das so ein.

grübelnd
gabbo123



Anmeldungsdatum: 06.01.2007
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Beitrag gabbo123 Verfasst am: 17. Jan 2008 19:22    Titel: Antworten mit Zitat

so,







wenn ich jetzt die geschwindigkeit für C hätte könnte ich sie da einsetzen und die formel nach h auflösen fertig. das habe ich aber schon zehnmal hier gemacht, ich dreh mich nurnoch im kreis mit der sch.... aufgabe.

grübelnd
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