Rotation GK(Baden-W.): Abiturprüfung 1985 Aufgabe 2

littlecake · Anmeldungsdatum: 02.02.2009 Beiträge: 2

Hallo Leute,
es wäre echt super, wenn ihr mir helfen könntet.

Aufgabe:
Eine horizontal angeordnete Kreisscheibe kann um eine durch den Mittelpunkt (M) gehende vertikale Achse rotieren. Die Scheibe hat den Durchmesser d=1,2 m. Eine Feder ( Federkonstante

) ist mit dem einen ende in M befestigt. Am anderen Ende der Feder ist ein Körper (K) der Masse m=0,1 kg eingehängt. Die ungedehnte Feder hat die Länge

.

a)
Die Anordnung ist zunächst in Ruhe. Zwischen K und der scheibe tritt Reibung auf. K wird radial nach außen verschoben und bleibt in der entfernung

von M grade noch liegen.
Berechne daraus die Haftreibungszahl.

b)
Die Scheibe rotiert mit der konstanten Kreisfrequenz \omega=2\pi f.
K wird nun durch eine seitliche Führung auf der Scheibe mitbewegt.
Für welche Kreisfrequenz

erreicht K den Rand der Scheibe, wenn die Bewegung reibungsfrei erfolgt?
Berechne für diesen Fall die Bahngeschwindigkeit von K.
mit welchem Geschwindigkeitsbetrag schlägt der Körper K aud den h=1m tiefer liegenden Boden auf, wenn er plötzlich von der Feder abgetrennt wird?

c)
Nun rotiert die scheibe mit der konstanten Kreisfrequenz

. K bewegt sich auf der Scheibe reibungsfrei und seitlich geführt wie in Teilaufgabe b).
zeichne in ein Achsenkreuz sowohl die für die Kreisbewegung von K notwendige Zentripetalkraft als auch die Rückstellkraft der Feder in abhängigkeit von r ein.
( r-Achse: 0,1m entspricht 1 cm; F-Achse: 1N entspricht 1cm)
Entnimm dem schaubild die Entfernung

des Körpers von M bei dieser Kreisbewegung.
Wie verhält sich K nach einem Stoß in radialer Richtung?
Begründe deine Antwort anhand des Schaubildes.

(

; K ist als Massepunkt zu betrachten; vom Luftwiederstand und von der Masse der feder ist abzusehen.)

Meine Ansätze:

a) Hier habe ich 2 Varianten!

1.Variante:

2. Variante:

Welche Variante davon ist nun richtig?

b)

Bahngeschwindigkeit von K:

Geschwindigkeitsbetrag (v):

c)

Im Diagramm sind 2 liniare Funktionen erkennbar.
Aus diesem Bild lässt sich auf Grund der steigung bestimmen, dass je größer der Radius ist auch die Kraft zunimmt.

einsetzen:
2,6 = -2
Daraus lässt sich schließen, dass die beiden Kräfte gegeneinander wirken und die Federspannkraft stärker wirkt als die Reibungskraft.

Dies sind meine Ansätze zu Aufgabe. Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen und Fehler korrigieren.

Liebe Grüße
Littlecake

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3254

Ehrlich gesagt kann ich mir unter dieser Angabe überhaupt nichts vorstellen, wie und wo da was befestigt sein soll, wo da Reibung sein soll
Respekt das du überhaupt was berechnen konntest.
Ziemlich undurchsichtige Aufgabenstellung

w.bars · Anmeldungsdatum: 24.07.2006 Beiträge: 202

Moin,

da muss ich VeryApe zustimmen: ich musste auch ersma 4mal durchlesen, bevor ichs kapiert habe: also da ist ne Scheibe und die dreht sich (oder auch ncih Big Laugh

) und dann ist da von der mitte der Scheibe aus waagerecht eine Feder befestigt, an deren Ende diese Masse da is. Und die Masse soll sich (in den späteren Aufgabenteilen) reibungsfrei radial auf einer Schiene bewegen können. Wenn sich das Zeug dreht, versucht die Masse zu fliehen (aufgrund der Fliehkraft Augenzwinkern

) und die Feder hält sie fest.

Soweit ich das übersehen konnte sehen die Lösungen ganz gut aus. Bezüglich der beiden Varianten in a) ist die untere richtig. Sie ist richtig, weil der Ansatz so für mich sehr plausibel ist, was ich vom ersteren nicht behaupten kann: aus welchem Grund setzt du die Reibungsarbeit gleich der Spannarbeit?

Viele Grüße, Wasilij

littlecake · Anmeldungsdatum: 02.02.2009 Beiträge: 2

Danke für deine Hilfe.
Und das mit dem Aufgabenteil a)....
Ich weiß auch nicht!
Aber danke für deine Hilfe.

LG Littlecake