Kräfte am Seil

Saxophon · Anmeldungsdatum: 05.12.2008 Beiträge: 35

Hallo,
mir sind gerade ein paar Fragen gekommen und bin mir nicht so sicher, ob ich sie mir richtig beantworten kann:
Wenn eine Kugel an einem Fadenpendel schwingt, so ist doch die Kraft, die auf den Faden wirkt, gleich der momentanen Zenripedalkraft, also
F(h)=1/2mv(h)²r

Welche Kraft wirkt auf ein Seil, wenn an einem Ende ein Objekt der Masse M am anderen eines der Masse m befestigt ist und das Seil über eine Rolle gelegt ist (also wie beim Flaschenzug)? Éntspricht diese Kraft F_s dann einfach der Kraft F_b, die die Beschleunigung verursacht, also
F_s=F_b=(M-m)*g? Anschaulich wäre das etwas seltsam, da ja, wenn ich an beiden Seiten gleiche Massen hätte gar keine Kraft auf das Seil wirken würde, aber das Seil ja trotzdem gespannt ist.
Allerdings wirkt ja auf einen einzelnen Punkt auf dem Seil keine Kraft, da er sich ja nicht bewegt, oder doch?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Bei zwei gleichen Massen wirken auf das Seil zwei gleiche Haltekräfte, die sich zu null addieren, sodass sich das Seil nicht bewegt Augenzwinkern

Saxophon · Anmeldungsdatum: 05.12.2008 Beiträge: 35

Das ist mir schon klar. Aber muss ich dann ihre Beträge addieren um auf die Kraft zu kommen die auf das Seil wirkt?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Ja.
Kleiner Verweis auf das 1. Newton'sche Axiom: Ein Körper verharrt so lange in Ruhe oder in gleichförmiger Bewegung, wie die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte gleich null ist.

Hier sind natürlich Vorzeichenbehaftete Kräfte gemeint.

Aber mal so nebenbei - für was brauchst du diese "Gesamtbelastung"? ^^

Saxophon · Anmeldungsdatum: 05.12.2008 Beiträge: 35

Ok.
Und wie ist's wenn die Massen unterschiedlich groß sind, also z.B. M und m und dadurch die eine Masse nach unten beschleunigt wird und die andere nach oben zieht? Dann ist F_b=(M-m)*g für die beschleunigende Kraft, aber welche Kraft wirkt auf das Seil? Ich kann mir das nicht so richtig vorstellen.

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Wenn du es dir nicht richtig vorstellen kannst, hilft immer eine Skizze.
Mal eine Rolle über der das Seil liegt und daran zwei Massen. Die Gewichtskraft der Massen zieht diese nach unten und per 3. Newton'schen Axiom wirkt eine Kraft entgegengesetzt auf das Seil.

Saxophon · Anmeldungsdatum: 05.12.2008 Beiträge: 35

das kann aber nicht stimmen. Bei einem meiner Übungsblätter war eine schiefe Ebene (Dreieck) gegeben. An der oberen "Ecke" befand sich eine Rolle. Eine Masse m_1 lag auf der schiefen Ebene und war mit einer größeren Masse m_2 über einen Faden verbunden, der über die Rolle gelegt war. Es findet dann also eine Beschleunigung statt: Die senkrecht nach unten hängende Masse wird weiter nach unten gezogen, die andere nach oben, den Hang hinauf.
Ich habe in meiner Lösung dann gerechnet, dass die Kraft, die auf das Seil wirkt gleich der betraglichen Summe der Hangabtriebskraft von m_1 (also der Kraft mit der m_1 am Seil zieht) und der Gewichtskraft von m_2 ist. Dies war aber falsch!

Nach der von dir beschriebenen Vorgehensweise müsste meine Rechnung aber richtig sein oder? Kannst du mir das erlären? Habe ich jetzt irgendeinen Denkfehler?
Der Punkt ist wahrscheinlich der, dass das Seil als masselos betrachtet wird und deshalb einen beschleunigende Kraft (die von m_2 alleine) gar keinen Einfluss auf das Seil haben kann oder?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Wenn du die "Auf das Seil wirkende Gesamtkraft" berechnen sollst ist das natürlich falsch.

Wenn du die Beträge beider Kräfte addierst hast du die Belastung des Seils durch eine bestimmte Kraft.

Saxophon · Anmeldungsdatum: 05.12.2008 Beiträge: 35

und auf die rolle, welche kraft würde in dem beispiel auf sie wirken?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

@Saxophon: Wenn sich das ganze beschleunigt bewegt, musst du auch noch die jeweiligen Trägheitskräfte mit berücksichtigen.

Zeig am besten mal konkret, was du alles bisher selbst dazu ausrechnen konntest. Am konkreten Beispiel weiterhelfen und erklären ist immer viel einfacher.

Saxophon · Anmeldungsdatum: 05.12.2008 Beiträge: 35

ich habe im vorletzten beitrag das beispiel doch bereits beschrieben mit den Massen m_1 und m_2 (oder soll ich zahlenwerte bringen? das dient m.E. aber nicht dem Verständnis; der neigungsw. der ebene sei alpha), wobei m_2>m_1 (dann ist auf jeden Fall klar, in welche Richtung sich das System bewegt). was die Kraft auf das Seil betrifft, so kenne ich die Lösung bereits; sie entspricht der Kraft, die auf eine Waage wirkt, wenn jemand auf dieser in einem beschleunigten Aufzug nach oben fährt (vorausgesetzt die Beschleunigungen und Massen stimmen überein.

bei der auf die rolle wirkenden kraft müsste es 2*F_b, also zweimal die beschleunigende Kraft sein, aber ich verstehe nicht ganz warum; LÄUFT WAHRSCH:AUF ACTIO=reatio hinaus.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Was du beschreibst, ist bisher noch so allgemein, dass ich noch nicht wirklich erraten kann, wo der Fehler in deiner Rechnung ist.

Wenn du die Kraft auf das Seil nur mit der Hangabtriebskraft ausgerechnet haben solltest, dann hast du noch die Trägheitskräfte vergessen.

Wenn du das, was du mit dem "beschleunigten Fahrstuhl" angedeutet hast, bereits in deine Rechnung mit einbezogen haben solltest, dann hast du das vielleicht noch nicht ganz richtig gemacht oder noch irgendwo Gedankenfehler eingebaut.

Ich denke, es wäre hier in der Tat hilfreich, wenn du mal ganz konkret zeigst, wie die konkrete Aufgabenstellung lauten soll, und wie du das unter Berücksichtigung der Trägheitskräfte rechnest (gerne mit konkreten Formeln und mit konkreten Zahlenwerten). Mach gerne eine Skizze dazu und zeige sie hier, denn ich vermute, das wird es dir einfacher machen, zu zeigen, welche Kräfte auf welche Körper wirken und wie sich dadurch insgesamt am Ende die Seilkraft ergibt.

Dummbatz · Anmeldungsdatum: 24.08.2010 Beiträge: 1

Hallo!

Ich wollte hier kurz einlenken:

Bei einem masselosen Pendel mit einer Kugelmasse am Ende, stellt sich mir folgende Frage:

Mit welcher Kraft wird ein Faden gespannt, wenn die Kugel am Faden den tiefsten Punkt erreicht?

Habe ich es richtig erraten, dass eine Kugel mit einer bestimmten Geschw. im tiefsten Punkt die max. kinetische Energie (E_pot=0), addiert mit der Zentripetalkraft die Lösung ist?

Also:

?

Leider habe ich das mit der Zentripetalkraft trotz wikipedia nicht verstanden, kann mir jemand das kurz erklären, warum die wirkt? grübelnd

Edit:

Ich meinte nicht die kinetische Energie, sondern die Gravitation! Haue / Kloppe / Schläge

Also:

Steckt dann die kin. Energie in der Zentripetalkraft???