Tretkurbel Fahrrad, Quader in Flüssigkeit

frq · Anmeldungsdatum: 15.01.2005 Beiträge: 1

Ich habe zwei aufgaben in Physik gestellt bekommen die eigentlich recht einfach sein müssten, allerdings habe ich in letzter Zeit keine Formeln etc. wegen eines längeren ausfalls bekommen. Deswegen wäre super nett wenn ihr mir erklären könntet wie ich die folgenden aufgaben lösen kann.

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Aufgabe 1:
Die Tretkurbel eines Fahrrads ist 17 cm lang, das hintere Rad hat 36 cm Radius, das vordere Kettenrad besitzt 46 Zähne und das hintere Kettenrad 20 Zähne.
a) Welchen Weg legt das Rad bei einer Umdrehung der Tretkurbel zurück?
b) Mit welcher Kraft bewegt sich das Rad nach vorne wenn man auf die Tretkurbel in günstiger (senkrecht) stellung mit der Kraft 20N tritt?
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Aufgabe 2:
Der abgebildete Quader von 5cm Länge, 4cm Breite und 6cm Höhe hängt in einer Flüssigkeit mit der Dichte 1,3 g/cm^3. Die obere Fläche des Quaders liegt 12 cm unter der Oberfläche der Flüssigkeit. Berechne:
a) den Flüssigkeitsdruck in der Höhe A
b) den Flüssigkeitsdruck in der Höhe B
c) die Kraft auf die obere
d) die Kraft auf die untere Fläche des Quaders
e) den Auftrieb
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Wäre echt nett, danke
frq

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

MI · Anmeldungsdatum: 03.11.2004 Beiträge: 828 Wohnort: München

zu 1a):
Das ist ein Übersetzungsproblem.
Wenn sich das vordere Zahnrad einmal dreht, dann dreht sich das hintere 2,3 mal. Das vordere Zahnrad ist an die Tretkurbel angeschlossen, wenn sich diese also einmal dreht, dann dreht sich das Zahnrad auch einmal. Das hintere Zahnrad ist an das Rad angeschlossen, d.h.: wenn sich das Zahnrad einmal dreht, dann dreht sich das Rad auch einmal.
Jetzt weisst du, dass sich die Drehkurbel einmal dreht, also auch das vordere Zahnrad einmal, also dreht sich das hintere 2,3 mal und damit dreht sich das Rad 2,3 mal. Jetzt berechnest du den Umfang des Rades und multiplizierst ihn mit 2,3.
b) Hier meinst du sicher die günstigste Angriffsstelle, also das Lot zur senkrechten auf die Drehachse (richtig senkrecht hätte keinen Effekt). Meiner Meinung nach solltest du zuerst einmal den Drehmoment ausrechnen. Weil es der günstigste Angriffspunkt ist, darfst du die Formel M=F*l benutzen (mit l=Hebelarm=Tretkurbel) und dann auf das Rad übertragen (vorsicht mit den Einheiten!)

zu 2
a) b): Der Schweredruck (Tiefendruck) in einer Flüssigkeit an einem Ort A oder B ist abhängig vom Ortsfaktor, der Dichte und der Tiefe zwischen Oberfläche der Flüssigkeit und A oder B.
Es gilt: Schweredruck p=g*roh*h (g=9,81 N*k^g^-1)
c) d): Die Höhe der Flächen ausrechnen (ich tippe mal das sind A und B in der Aufgabenstellung) den Druck ausrechnen (mit der Formel, die ich in a) und b) gegeben habe natürlich) und dann in die Formel:
p=F/A (A=gedrückte Fläche)
einsetzen.
e): Auftrieb bestimmen nach dem Archimedischen Prinzip:
F(A)=g*roh(Fl)*V(K) mit F(A)=Auftriebskraft, roh(Fl)=dichte der Flüssigkeit und V(K)=Volumen des Körpers sowie g=Ortsfaktor/9,81 N*kg^-1

Bei der Aufgabe 1b) bin ich mir überhaupt nicht sicher, weswegen ich nicht wirklich meinen Weg aufgeschrieben habe. Es wäre nett, wenn das noch jemand korrigieren könnte.

Gruss
MI

\edit: para war vier Minuten vor mir da, Pech gehabt.

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Gast

also erst einmal vielen dank für die schnelle Antwort & Hilfe. Die 1a) habe ich danke euch sehr schnell heraus bekommen. 1b) lass ich erstmal weg, vielleicht kann noch jemand mir einen guten Lösungsweg mir nahebringen.

Jetzt nochmal zur zwei. Ich kann mir das bildlich nicht so gut vorstellen, da wir die Aufgabe diktiert bekommen haben und deswegen keine Skizze haben. Ihr habt nicht zufällig eine ahnung wie man das direkt berechnen kann?

Gast

Tipp zu 1b)
Das Verhältnis Umlauflänge Tretkurbel zu der dem entsprechenden Umlauflänge des Rades bestimmt die Kraftübersetzung, denn Kraft mal Weg muss konstant sein am Rad wie an der Kurbel.

MI · Anmeldungsdatum: 03.11.2004 Beiträge: 828 Wohnort: München

@gast über mir:
Ich glaube das ist es.

@para
Big Laugh

@frq
zu den zwei anderen Aufgaben:
Versuch dir doch einmal eine Skizze anzufertigen, die Massstabgetreu ist (!).

Dann denkst du nach: um den Druck in der Tiefe auszurechnen baucht man:
Zuerst einmal eine Anziehungskraft, also g für die Erde.
Der Unterschied der Dichte macht natürlich auch einen Unterschied.
Und zu guter letzt spielt die Tiefe, in der man sich befindet eine Rolle.
Somit kann man die Formel: p=g*roh*h verstehen.
Wenn jetzt also der Ort A bei der Oberfläche des Quaders liegt, dann setzt du einfach 12cm für h ein, 1,3 g/cm^3 und für g halt den Ortsfaktor ein.
Dasselbe machst du für B (Unterseite des Quaders) nur, dass du bei der Höhe noch die 6cm Quaderhöhe hinzurechnest.

zu c)d) haben wir dir die Formel gegeben. Da setzt du einfach die oben gefunden Werte für p ein, für A die Fläche (5cm*4cm) und stellst das ganze nach F um.

Und zur Auftriebskraft:
Du berechnest das Volumen des Quaders (Höhe*Breite*Länge) und setzt es mit allen anderen Sachen in die Formel ein.

Gruss
MI

Gast

joa danke habs dann doch hinbekommen.. sagt mal wie geht denn jetzt die 1b genau, ich werde von dem komentar von gast nicht wirklich schlau unglücklich

Danke schonmal

Gast

Ein bisschen Nachdenken darf ja noch bleiben ;-)

nochmal leicht verbessert

Das Verhältnis zwischen Umlauflänge Tretkurbel, zu der dieser Umlauflänge entsprechenden Ablauflänge des Rades, bestimmt die Kraftübersetzung, denn Kraft mal Weg muss konstant sein am Rad wie auch an der Kurbel.

Saskia · Gast

Hallo Leute;

ich hab auch eine Frage an euch und ihr wärt echt hilfreich wenn ihr sie bis morgen Beantwortet habt denn wir schreiben einen Test und ich hab echt bammmel. traurig

gegeben sind p(Druck)=780Pa
und h(Höhe)=20cm

und daraus sollen wir die Dichte ausrechenen.

Hilfe

Please

Danke