Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Geschwindigkeit

mercadom · Anmeldungsdatum: 13.12.2009 Beiträge: 23

(dachdecker2, Kreuzverweise eingefügt (danke franz): Ein sehr inhaltsähnliches Thema ist hier zu finden http://www.physikerboard.de/topic,15511.html)

Hi,

ich habe folgendes Problem von Physik:

Ein Rollerfahrer fährt mit mit v = 3,5 m/s. Er wiegt m = 75 kg. Eine Person auf die Straße wirft ihn ein Objekt, das 1,2kg schwer ist, mit einer Geschwindigkeit von 9,7 m/s. Die Person hat eine Kraft von F = 47,045 N benutzt, um das Objekt zu werfen. Der Rollerfahrer fängt das Objet auf.

Welche "v" hat er danach?

Mein Problem bei dieser Übung ist, dass ich nicht weiss, ob meine Überlegungen richtig sind, um dieses Problem zu lösen und die Formel zu finden. Ich weiss es auch nicht genau, ob es andere Wege zur Lösung gibt.

Meine Überlegungen sind:

Vor dem Auffangen:

1: die Masse des Rollers ist 75 kg und die v = 3,5 m/s.

2: die Masse des Objektes ist 1,2 kg und wurden mit F = 47,045 N geworfen, damit sie die Geschwindigkeit von 9,7 m/s erreichen.

Nach dem Auffangen

1: Beim auffangen des Objektes muss es entweder eine negative Beschleunigung oder/und eine Änderung der Geschwindigkeit geben, denn "eine Beschleunigung ist eine Geschwindigkeitsänderung und genau dafür braucht man eine Kraft".

Um die Geschwindigkeit zu berechnen, welche der Rollerfahrer beim Auffangen des Objektes erfährt, muss man in einer Formel folgenden Angaben geben:

-Anfangsgeschwindgkeit und Endgeschwendigkeit. Die Endgechwindigkeit wird gesucht.
-Masse und Geschwindigkeit(Anfangsgeschwindigkeit) vom Rollerfahrer
-Masse und Geschwindigkeit des Objektes

Ich habe schon versucht, eine Formel zu finden und zu machen, wo diese Angaben zusammen sind, aber ich kriege sie nicht. Jemand kann mir bitte eine Empfehlung oder einen Tipp geben?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Erstens einmal hängst davon wie die Ananas auf ihn geworfen wird ich nehme mal an genau gegen die Geschwindigkeitsrichtung des Skateboards. Der Einfallswinkel ist aufjedenfall entscheidend.

sagt dir ein Impuls etwas.

Ein Impuls wird durch einen Kraftstoss erzeugt.

a*t = v das ganze mit m multipliziert ergibt

m*a*t= m*v

F*t = m* v

F*t .... Kraftstoss

m*v ... Impuls

Einen Impuls kannsd du dir vorstellen wie ein gespeicherter Kraftstoss also wie ein gespeichertes F * t was jederzeit abrufbar ist. Je nach Zeit länge bei der Impuls wieder entzogen wird richtet sich die Kraftgröße.

F1* t1 = m*v

wenn ich den Impuls wieder entziehe mit einer entgegengesetzen Kraft dann gilt F2*t2= m*v
Nur wenn t1=t2 also die gleiche Zeit vergeht beim Impuls gewinnen wie beim Impuls entziehen wirkt eine gleichgroße Kraft ansonsten unterschiedlich.

Wenn die Anannas auf den Skateboard fahren fliegt dann hat sie einen Impuls ganz egal mit welcher Kraft sie vorher beschleunigt wurde, der definiert ist durch m*v.
Genauso der Skateboard fahrer einen Impuls von m*v. Wenn die zwei aufeinanderprallen so wirken Kräfte. Eine Kraft gegen den Skateboardfahrer und nach actio = reactio eine genau gleichgroßentgegen gesetze Kraft auf die Ananas. Die Zeit die die Kraft wirkt ist für beide Körper diegleiche. solange eben der Stoss dauert und beide anschließend die selbe Geschwindigkeit haben.

ich definiere nach rechts die positive Kraftwirkung und positiven Impuls.

Ananas: m1 * v1 - F * t (bewegt sich nach rechts Kraftwirkung nach links)

Skateboardfahrer: - m2 * v2 + F * t

Betrachten wird nun die Summe in der sich F*t wegkürzt:

(m1 * v1) - F * t + (-m2 * v2) + F * t = (m1 * v1) + (- m2 * v2)

(m1 * v1) - F * t = p1 n ( Impuls mit der sich die Ananas nach dem Stoss bewegt

(- m2 * v2) + F *t = p2 n (Impuls mit der sich der Skateboardfahrer nach dem Stoss bewegt)

Es gilt also

p1 n + p2 n = (m1 * v1) + (- m2 * v2)

p1 n + p2 n = p1 v + p2 v

Der Gesamtimpuls einen Systems bleibt immer gleich.
Die Impulse sind natürlich vorzeichen behaftet.

Du ermittelts also den Impuls des Skateboard fahrers und den Impuls der Ananas vor dem Stoss achtung auf vorzeichen.

und dieser Impuls muß gleich groß des Gesamtimpuls nach dem Stoss sein Skateboardfahrer + Ananas fahren mit der gleichen Geschwindigkeit.

mercadom · Anmeldungsdatum: 13.12.2009 Beiträge: 23

Ja, der Rollerfahrer bewegt sich auf die Person. Lässt mich nur alles gut verstehen und dann bekommst du eine Antwort.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

DOPPELT HÄLT BESSER :-)

http://www.physikerboard.de/htopic,15511,ananas.html

dachdecker2

@franz: du hast recht - das selbe Thema will man nicht zwei mal haben, damit Arbeit nicht unnötigerweise doppelt gemacht wird.

Man hätte sicherlich diesen Thread mit Fragen um Rechenweg an den anderen mit Fragen zum Verständnis der Frage anhängen können. Der Einfachheit halber habe ich ganz oben entsprechende Links zu dem jeweils anderen Thema eingefügt.

edit: Ich seh grad, dass beide Threads vom selben Nutzer stammen ... also mal ehrlich mercadom - warum hast du nicht einfach den zweiten Aspekt der Aufgabe hinten an das erste Thema angehängt?

Ich mache mal das andere Thema zu und setze dort einen Link hier her.

mercadom · Anmeldungsdatum: 13.12.2009 Beiträge: 23

Hi dachdecker,

Ja, es wäre einfacher gewesen, nur einen Ling egngefügt zu haben. Ich habe es so gemacht, weil der User, der mir antwortet, schnell die Angaben lesen kann und er nicht von eine Seite zu andere springen muss.

Ansonsten vielen Dank für deine Empfehlung.

dachdecker2

Erst dachte ich halt zwei Leute eine Aufgabe - kommt vor Augenzwinkern

. Ich erwarte nicht dass jemand stundenlang die Forensuche bemüht um dann bei ausbleibendem Erfolg erst zu seinem eigentlichen Anliegen zu kommen.

Daher erstmal der Link (eben genau damit alle, die schon Gepostet haben, benachrichtigt werden) - da du aber beide Themen angefangen hast, besteht das Problem nicht und ich habe halt den anderen (IMHO inhaltlich abgeschlossenen) Thread für weitere Antworten gesperrt, damit sich das dann hier konzentrieren kann.

mercadom · Anmeldungsdatum: 13.12.2009 Beiträge: 23

sagt mir ein Impuls etwas?

Ja, unter Impuls versteht man das Produkt aus der Masse und der Geschwindigkeit eines Körpers.

Du hast gesagt "Einen Impuls kannst du dir vorstellen wie ein gespeicherter Kraftstoss also wie ein gespeichertes F * t was jederzeit abrufbar ist. Je nach Zeit länge bei der Impuls wieder entzogen wird richtet sich die Kraftgröße" Ich habe den Satz "Je nach Zeit länge bei der Impuls wieder entzogen wird richtet sich die

Kraftgröße" nicht gut verstanden. Dennoch fand ich auf einem Buch einen für mich deutlichen Satz, der vielleicht mit dem Satz zu tun hat, der ich nicht verstehe:

DEN IMPULS EINES TEILCHENS KANN MAN SICH VORSTELLEN ALS DAS MASS FÜR DIE SCHWIERIGKEIT, DAS TEILCHEN IN DEN RUHESTAND ZU ÜBERFÜHREN" Hat diesen Satz damit zu tun, was du vorher genannt hast?

Du hast auch gesagt "Nur wenn t1=t2 also die gleiche Zeit vergeht beim Impuls gewinnen wie beim Impuls entziehen wirkt eine gleichgroße Kraft ansonsten unterschiedlich"

Bedeutet es, dass die Kraft anders ist oder eine andere Kraft gemessen wird, wenn beim Impulsgewinnen und beim Impuls entziehen die gleiche Zeit vergeht?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

zugeführt:

abgeführt:

Ein Körper im Stillstand erhält einen Impuls m*v bewegt sich als mit der Geschwindigkeit v , danach wird dieser Impuls wieder entzogen, er befindet sich wieder im Stillstand. welche Aussagen kann man dazu treffen.

erste Aussage:

zweite Aussage ergibt sich aus der ersten:

nur wenn tzu=tab dann gilt Fzu=Fab

verstehst du es jetzt?.

Deswegen ist es egal mit welcher Kraft er die Ananas beschleunigt hat uns interessiert nur der Impuls m*v weil der dann in der Stosszeit abgegeben wird. Welche Kraft dabei wirkt hängt von der Stosszeit ab und nicht welche Kraft vorher die Ananas beschleunigt hat.

mercadom · Anmeldungsdatum: 13.12.2009 Beiträge: 23

ach so, so verstehe ich es besser. Ich dachte, dass man die Kraft berücksichtigen muss, mit der der Fussgänger die Ananas wirft.

Vielen Dank. Ansonsten habe ich keine andere Frage. Später stelle ich die Lösung auf das Problem, weil ich gerade an der FH bin.

Gägge · Anmeldungsdatum: 03.10.2015 Beiträge: 33 Wohnort: Frankreich

Die gibt's, die "Entschleunigungen", negative Beschleunigung. "Bremsung".
Physikalisch ist das das Gleiche wie Beschleunigung, kommt eben nur auf seinen Gesichtspunkt an, und mit welchen Worten man's beschrebt...
Keine Wirkung ohne Gegenwirkung. Kommt auf's Gleche raus. Die dadurch erfahrenen Kräfte hängen davon ab, innerhalb welcher Zeit und Weg dieses sich abspielt. Ohne derartige Arbeitsannahmen kann man nichts vom Endeffekt vorherbeurteilen.

Ist scheint's immer irgendwie Frage von Veränderung von Masse (Existenz), Ort, Zeit, und daraus Geschwindigkeit zu sein.
Welche in Ort und Zeit sich gegenseitig ändern, also für uns Menschen weder gleichzeitig noch gleichräumlich alle zusammen nicht verstehbar sind. Weil wir selbst Teil der Sache sind.

(Meine eigene Winzig-Existenz darin zu verstehen zu versuchen, ist von vorne herein zum Untergang bestimmt...)

Dies gilt scheinbar auch für menschliche Beziehungen.
Schon Heisenberg bemerkte, dass sich sub-atomare Dinger sehr menschlich-ähnlich verhalten. Ich würde das lieber umgedreht zusammensetzen, falls möglich :
Alles scheint ähnliche Verhaltensweisen zu haben. Da ist irgendwie (was ich jedoch nicht beweisen kann) scheint's immer hat eine ähniche Harmonie.
Integrale, Ableitungen, Matritzen, Serien, usw... Auch Musiken.

Gägge · Anmeldungsdatum: 03.10.2015 Beiträge: 33 Wohnort: Frankreich

Nö, die relativen Geschwindigkeiten gehen nich in die Rechnung.
Es geht um die Erhaltung und Ausgleich der Energie. Und um Härte.
Ein frontaler Aufpall zwischen zwei Fahrzeugen wäre glech, als wenn man eine Betonmauer dazwischen stellen würde.
In meiner Jugend habe ich mal einen derart Frontalunfall überlebt.
(Vielleicht bin ich deshalb derart "annersch" ? Iwn).
Mache was Du willst. Das geht nur Dich selbst an, Du entscheist alleine.
Persönlich würde ich lieber nicht einen physikalischen Eigenversuch zwischen meiner Hirnschale gegen ein Ananas versuchen...
Ich habe bereits zu viele physische Schäden oben, unten und in der Mitte in meinem Rückenmark und den Neverausgängen, alte Berufsunfälle.

Bei Aufenthalten in Rehaklinik habe ich eine Frau getroffen, welche am Strand einer Süd-Insel einen dicken Avocado in den Nacken bekommen hatte. Versaute Hals- und Nackenwirbeloperationen, und hinterher war sie noch weit schlimmer dran als vorher.