| Autor |
Nachricht |
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
 dannyd Verfasst am: 23. Nov 2008 15:20 Titel: Fliehkraftregler |
 |
|
Hi Leute,
Ich hab eine Aufgabe, die ich nicht lösen kann:
Berechnen Sie für den Fliehkraftregler den Öffnungswinkel alpha als Funktion der Rotationsgeschwindigkeit omega
a) im roierenden System
b) im Laborsystem
Skizzieren sie alpha(omega) und erläutern sie kurz, was dies für den Fliehkraftregler bedeutet.
Also:
Bei der b) glaube ich weiß ich, was ich machen muss:
 = \frac {F_Z}{F_G} = \frac {m \omega ^{2} r}{mg} = \frac {\omega ^{2} r}{g} )
 = \frac {\omega^2 * sin(\alpha)*10^{-1}m}{9,81ms^{-2}} )
}{sin(\alpha)} = 1,02*10^{-2} s^{2} * \omega^2 )
 = \frac {1}{1,02*10^{-2} s^{2} * \omega^2} )
Stimmt das so?
Aber bei der a) muss ich ja dann noch die Corioliskraft einbeziehen oder nicht? Aber wie und mit welchem Bezugssystem?
|
|
 |
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 23. Nov 2008 22:20 Titel: |
|
|
Kann mir denn niemand helfen?
Ich würde mich wirklich freuen, wenn mir jemand beistand leisten könnte.
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 23. Nov 2008 22:32 Titel: |
|
|
Die Corioliskraft brauchst du in keinem der Aufgabenteile.
Magst du mal sagen, welche Kraft du mit dem  in deiner ersten Zeile meinst? Und vielleicht mit einer Skizze zeigen, wie du auf deine erste Zeile für die b) gekommen bist?
Mit welcher Kraft und welcher Skizze arbeitest du hingegen in der a) ?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 01:26 Titel: |
|
|
Hier also die Skizze.
Und mit Fz meine ich die Zentrifugalkraft, die ja nach außen wirkt. Und ich habe eben gedacht, dass bei b) nur diese Kraft und die Gewichtskraft wirken, während in der der a) noch eine Kraft hinzukommen muss, wegen dem rotierenden System.
Welche Kraft benötigt man dann, wenn es nicht die Corioliskraft ist?
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
4.89 KB |
| Angeschaut: |
16028 mal |
|
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 09:41 Titel: |
|
|
| dannyd hat Folgendes geschrieben: |
Und mit Fz meine ich die Zentrifugalkraft, die ja nach außen wirkt. Und ich habe eben gedacht, dass bei b) nur diese Kraft und die Gewichtskraft wirken, |
Dann bin ich mit deiner Lösung für b) nicht einverstanden. Denn im Laborsystem (= im nicht mitrotierenden System) gibt es keine Zentrifugalkraft.
Hilft dir zum Verstehen des Unterschieds zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft, und wann welche von beiden Kräften wirkt/wirken, zum Beispiel eine Wiederholung der Grundlagen wie die folgende?
http://www.physikerboard.de/ptopic,69714,zentrifugalkraft+zentripetalkraft.html#69714
Welche Kräfte wirken also in der a) ?
Und welche Kräfte wirken also in der b) ?
Zeichne diese Kräfte gerne jeweils in eine Skizze ein!
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 16:57 Titel: |
|
|
Ok also wirken bei der:
a) Gewichtskraft nach unten, Zentripetalkraft nach innen und Zentrifugalkraft nach außen.
b) Gewichtskraft nach unten und Zentripetalkraft nach innen.
Das ist mir jetzt klar. Aber meine Rechnung für die b) müsste dann doch trotzdem richtig sein oder? Weil zentripetalkraft und zentrifugalkraft betragsgleich sind.
Wie berechne ich das dann bei der a) ? Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft sind ja entgegengesetzt, also heben sie sich im rotierenden Bezugssystem auf???
Das kann doch irgendwie nicht stimmen? dann würde ja nur die Gewichtskraft wirken und alpha immer null sein.
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 17:06 Titel: |
|
|
| dannyd hat Folgendes geschrieben: | Ok also wirken bei der:
a) Gewichtskraft nach unten, Zentripetalkraft nach innen und Zentrifugalkraft nach außen.
b) Gewichtskraft nach unten und Zentripetalkraft nach innen.
Das ist mir jetzt klar.
|
Einverstanden 
Und welche Kräfte wirken da sonst noch?
Mal dir am besten sowohl für a) als auch für b) eine Skizze, und leite daraus einen Ansatz her, bevor du eine Formelgleichung wie die hinschreibst, mit der du oben zu rechnen begonnen hast. Magst du diese beiden Skizzen samt Ansätzen hier mal zeigen?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 17:38 Titel: |
|
|
Also für sonstige Kräfte könnte ich mir noch die Spannkraft vorstellen, aber sonst wüsste ich keine.
a) soll ich hier dann zuerst die resultierende kraft aus zentripetalkraft und gewichtskraft berechnen und dann zwischen dieser und der zentripetalkraft die absolute?
b) hier fällt mir trotzdem kein anderer ansatz ein, als der, dass tan alpha Fzp / Fg ist.
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
12.32 KB |
| Angeschaut: |
15981 mal |
|
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 17:41 Titel: |
|
|
Für beide Skizzen ein Tipp zu den noch fehlenden Kräften:
Warum fällt die Kugel, an die du die Kräfte gezeichnet hast, nicht runter, obwohl doch die Gewichtskraft nach unten wirkt? Wer sorgt für so eine Gegenkraft, und wer sorgt für die Zentripetalkraft auf die Kugel?
Und mit welcher Überlegung und mit welchen rechtwinkligen Dreiecken kommst du aus deinen Skizzen jeweils auf einen Ansatz für eine Rechnung?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 17:45 Titel: |
|
|
|
ja die Kugel fällt nicht, weil sie am faden ist, der durch die kreisbewegung gespannt ist. Aber welche kraft ist das? die spannkraft im faden?
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 17:49 Titel: |
|
|
Einverstanden
(Oder die Haltekraft im Eisenstab, die die Kugel hält, je nachdem, aus welchem Material das schräge Ding in deinem Fliehkraftregler gemacht ist.)
Magst du diese zusätzliche Kraft und ihre Auswirkungen mal mit in deine Skizzen einzeichnen?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 17:58 Titel: |
|
|
So also mit Spannkraft:
Aber irgendwie hilft mir das nichts oder kann man diese berechnen? Ich würde diese einfach berechnen mit phythagoras aus Fzp und Fg. Aber dann ist ja kein winkel enthalten. dann muss ich ja sin nehmen. Aber was mach ich dann mit der Fzf ?
Bewirkt diese kraft, dass die Kugel nicht nach innen geht?
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
13.36 KB |
| Angeschaut: |
13842 mal |
|
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 18:05 Titel: |
|
|
Okay, magst du damit nun mal die Frage angehen "Woher kommt hier also die Zentripetalkraft? Wer macht sie?".
Vielleicht hilft es dir dabei auch, wenn du deine Skizze so zeichnest, dass die Längen der Vektoren zueinander passen. (Bisher hast du die Längen der Vektoren eher mal irgendwie eingezeichnet, als streng darauf geachtet, dass ihre Längen zueinander passen.)
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 18:08 Titel: |
|
|
Die Zentripetalkraft kommt von der Winkelgeschwindigkeit.
Und das mit den Längen ist mir klar... Parallelogramme...
Heißt dass dann, dass in a) sozusagen "Stillstand" herrscht, weil sich die Kräfte aufheben und in b) eben die Kreisbewegung zustande kommt?
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 18:17 Titel: |
|
|
| dannyd hat Folgendes geschrieben: |
Heißt dass dann, dass in a) sozusagen "Stillstand" herrscht, weil sich die Kräfte aufheben und in b) eben die Kreisbewegung zustande kommt? |
Ja, im mitrotierenden Bezugssystem ist die resultierende Kraft Null, und im Laborsystem ist die resultierende Kraft die Zentripetalkraft die resultierende Kraft, die die Kugel im Kreis herum beschleunigt.
| Zitat: |
Und das mit den Längen ist mir klar... Parallelogramme...
|
Einverstanden. Dann weißt du sicher auch schon, was die vektorielle Addition zweier Kräfte ist?
| Zitat: |
Die Zentripetalkraft kommt von der Winkelgeschwindigkeit.
|
Das ist sehr indirekt und für das Verständnis der Kräfte hier nicht so direkt brauchbar, wie es sein könnte.
Die Zentripetalkraft ist nichts anderes als die vektorielle Summe zweier Kräfte. Nämlich welcher zwei Kräfte?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 24. Nov 2008 18:23 Titel: |
|
|
Ja die Zentripetalkraft ist die summe von spannkraft und gewichtskraft. wobei die spannkraft eben durch die winkelgeschwindigkeit entsteht.
Und wegen der vektoriellen addition deshalb habe ich ja am anfang tan verwendet, weil zentripetalkraft und gewichtskraft eben mit tan(alpha) in bezug stehen.
Aber was sagt mir das denn jetzt für den winkel?
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 24. Nov 2008 18:31 Titel: |
|
|
| dannyd hat Folgendes geschrieben: | Ja die Zentripetalkraft ist die summe von spannkraft und gewichtskraft.
|
Einverstanden
| Zitat: |
Und wegen der vektoriellen addition deshalb habe ich ja am anfang tan verwendet, weil zentripetalkraft und gewichtskraft eben mit tan(alpha) in bezug stehen.
|
Einverstanden, magst du mal
a) eine Skizze für die Kräfte im mitrotierenden Bezugssystem machen, in der man sieht, aus welchem rechtwinkligen Kräftedreieck du die Formel für dein tan(alpha)= ... ablesen kannst, wenn du die Skizze so malst, dass die resultierende Kraft im mitrotierenden Bezugssystem gleich Null ist?
b) und eine Skizze für die Kräfte im Laborsystem machen, in der man sieht, aus welchem rechtwinkligen Kräftedreieck du ebenfalls so eine Formel ablesen kannst, wenn du die Skizze so malst, dass die resultierende Kraft im Laborsystem die Zentripetalkraft ist?
Und magst du mal vergleichen, auf welche Formeln als Ansatz du damit in der a) und in der b) bekommst? Und mal kommentieren, ob du das so erwartet hättest?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 25. Nov 2008 01:31 Titel: |
|
|
Mit der Skizze in b) bin ich einverstanden Wie kommst du aus dieser Skizze auf einen Ansatz in Formelform, und wie lautet dieser Ansatz?
Welche drei Kräfte in der a) kannst du in so einem Kräftedreieck auftragen, wenn die Bedingung "resultierende Kraft gleich Null" erfüllt ist? Auf welche Formel kommst du dann damit in der a) ?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 25. Nov 2008 14:50 Titel: |
|
|
Bei der b) lautet der Ansatz dann:
tan alpha = Fzp / Fg
Und bei der a) hier die Skizze,
also ist der Ansatz:
tan alpha = Fzf / Fg
, was betragsgleich mit der b) ist. doch die Pfeilrichtungen der Kräfte heben sich auf.
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
3.61 KB |
| Angeschaut: |
12793 mal |
|
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 25. Nov 2008 17:54 Titel: |
|
|
Und was bedeutet das jetzt für den Fliehkraftregler?
Dass das Bezugssysstem keine auswirkung auf den winkel hat?
|
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 25. Nov 2008 18:59 Titel: |
|
|
Einverstanden
Der Winkel, den man mit diesen beiden Ansätzen herausbekommt, ist also der gleiche.
Hättest du das erwartet? Sollte deiner Erwartung nach das Ergebnis für den Winkel davon abhängen, in welchem Bezugssystem man das Problem betrachtet und rechnet, oder nicht?
|
|
|
dannyd
Anmeldungsdatum: 21.11.2008
Beiträge: 49
|
| dannyd Verfasst am: 25. Nov 2008 22:11 Titel: |
|
|
ja der Winkel sollte natürlich der gleiche sein, das kann ja nicht sein, dass der winkel je nach Beobachtungssystem anders ist. 
Also habs endlich kapiert
Vielen Dank dir für deine Hilfe...
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
