Energiesatz auf System anwenden

derapple · Anmeldungsdatum: 05.03.2008 Beiträge: 5

Hallo zusammen,
ich habe eine Aufgabe von meinem Physiklehrer bekommen, bei der ich allerdings gerade einen kleinen Gedankenhänger habe und nicht wirklich weis wie ich diese angehen soll. Es handelt sich um eine Aufgabe zum Energieerhaltungssatz:

"Wenden Sie den Energiesatz auf das unten gargestellte System (m2>m1) an und berechnen Sie so die Endgeschwindigkeit v aus der masse m2 nach Durchfallen der Höhe h! Bestimmen Sie weiterhin aus v die Beschleundigung a des Systems! (Die Reibung soll vernachlässigt werden)"

http://img505.imageshack.us/img505/5382/bild2om7.png

Es wäre nett wenn mir jemanden einen kleinen Gedankenanstoß geben könnte.
Gruß
Fabian

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Vielleicht magst du mal anfangen, in Worten zu beschreiben, was in diesem Versuchsaufbau passieren wird? Welche Energien kommen hier vor? Kannst du Formelausdrücke für diese Energien hinschreiben?

derapple · Anmeldungsdatum: 05.03.2008 Beiträge: 5

Also ich habe mir bis jetzt überlegt, dass auf jeden Fall die Höhenenergie eine Rolle spielen wird. Formel:

http://img164.imageshack.us/img164/8175/unbenannt1es1.png

Da alle Energien in einem Raum konstant bleiben, heißt das, dass die Kraft auf der rechten Seite (auf der m1 in die Höhe gezogen wird), gleich der Kraft auf der linken Seite (in der m2 "runtergezogen" wird) ist.

Wie ich die Formel nun allerdings aufstellen kann und an die Beschleunigung sowie Geschwindigkeit komme ist mir momentan schleierhaft.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

derapple · Anmeldungsdatum: 05.03.2008 Beiträge: 5

danke für deinen Hinweis, allerdings habe ich hier schon ein paar Formeln in meinen Formeleditor getippt, sodass es einfacher ist diese hochzuladen, anstatt sie komplett neu abzutippen. Werde aber auf Latex zurückkommen.

Eine weitere Energiesorte die vorkommt müsste die Bewegungsenergie sein. Diie Bewegungsenergie besagt ja (sofern ich das richtig verstanden habe), dass ein Körper sofern man ihn auf einer Höhe frei fallen lässt, an Höhenenergie verliert, aber auch gleichzeitig an Bewegungsenergie gewinnt. Fällt er um eine Strecke s, so nimmt die Höhenenergie um

http://img412.imageshack.us/img412/8198/unbenannt1jp9.png ab.

Die Formel dazu lautet:

http://img177.imageshack.us/img177/895/unbenannt2vc0.png

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, damit hast du jetzt die allgemeinen Formeln sowohl für die Höhenenergie als auch für die Bewegungsenergie

. (Alles, was links von dem

in deiner Gleichung steht, scheinen mir Betrachtungen zu sein, die für eine andere Aufgabe mit einer anderen Ausgangssituation aufgestellt wurden. Die dürften hier in dieser Aufgabe nicht nützlich sein.)

Wie lauten diese Formeln nun konkret, wenn du sie für die Situation laut Aufgabenstellung aufschreibst?

Welche Energie (Höhenenergie plus Bewegungsenergie) hat der linke Körper bei Start, welche der rechte?

Wie lauten die konkreten Formeln für diese Energien, nachdem die Höhe h durchfallen worden ist?

derapple · Anmeldungsdatum: 05.03.2008 Beiträge: 5

genau da liegt im Moment mein Gedankenhänger. Wie kann ich die allgemeinen Formeln auf die Aufgabenstellung übertragen?

Ich weis, dass auf der Linken Seite, die Bewegungsenergie zunimmt und die Höhenenergie sinkt. Auf der rechten Seite nimmt die Bewegungsenergie ab und die Höhenenergie nimmt zu.

Mein erster Gedanke war, die beiden Formeln gleichzusetzen und dann zum Beispiel nach h oder v umzuformen. Allerdings glaube ich nicht das das so einfach ist.
Im Startmoment ist die Höhe sowie die Geschwindigkeit auf beiden Seiten ja theoretisch 0. Die Energie beschränkt sich also auf die Masse mal die Gewichtskraft.

(Sorry, ich weis ich bin nicht wirklich ein Physikass =( )

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Na, da würde ich einfach mal ganz konkret und Schritt für Schritt anfangen.

Wie lautet die konkrete Formel für die Höhenenergie

am Anfang für den linken Körper?

Was ist seine Masse (wie wird die in dieser Aufgabe bezeichnet?). Und mit welcher Variable möchtest du die Höhe benennen, in der er sich am Anfang befindet? (Einfach nur

kannst du ja nicht nehmen, denn hier konkret in der Aufgabe gibt es viele verschiedene Höhen, und die Variable

ist in dieser Aufgabe schon für etwas anderes reserviert, nämlich für die Höhendifferenz, um die der linke Körper laut Aufgabenstellung fallen soll.)

derapple · Anmeldungsdatum: 05.03.2008 Beiträge: 5

da habe ich zum einen für die linke Seite die obere und für die rechte Seite die untere Formel "aufgestellt".

http://img183.imageshack.us/img183/6526/unbenannt4df8.png

Die Massen sind ja nicht gegeben, deshalb bleibt es bei

und

. Die Höhe zum Start wird durch

und

gekennzeichnet.

meintest du das? grübelnd

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ja

Magst du das mal für alle beteiligten Energien machen, also für alle Höhenenergien und alle Bewegungsenergien am Anfang und am Ende, rechts und links?

Und dann mal sagen, was der Energieerhaltungssatz mit der Gesamtenergie vorher und der Gesamtenergie nachher zu tun hat, und vielleicht damit schon gleich mal versuchen, damit eine Gleichung aufzustellen?