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Gekoppelte Massen
 
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Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 16. Nov 2010 21:15    Titel: Gekoppelte Massen Antworten mit Zitat

Ich komme bei folgender Aufgabe nicht weiter :/

"Zwei Platten haben die Massen m1 und m2 und sind durch eine Feder verbunden. Die obere Platte wird durch eine Kraft nach unten gedrückt. Wirkt diese Kraft F nicht mehr, so springt die Platte in ihre Ausgangslage zurück.
Wie groß muss diese Kraft F sein, damit beim Zurückspringen der oberen Platte die untere gehoben wird?
Vernachlässigen Sie die Federmasse. Die Federkonstante sei k."

Ich würd ja ganz grob sagen, doppelt so groß. aber das wäre zu banal.
hat jemand ein paar Tipps?



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sms
Gast





Beitrag sms Verfasst am: 16. Nov 2010 21:44    Titel: Antworten mit Zitat

Meine ich auch F>2mg.
Am besten zeichnen,dann wird`s klar
planck1858



Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw

Beitrag planck1858 Verfasst am: 16. Nov 2010 21:49    Titel: Antworten mit Zitat

Hi, hast du denn eine Angabe, wie schwer die beiden Massen jeweils sind?
_________________
Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)

"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman)
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 16. Nov 2010 22:12    Titel: Antworten mit Zitat

Nein, es soll rein theoretisch sein. :/
sms
Gast





Beitrag sms Verfasst am: 16. Nov 2010 22:36    Titel: Antworten mit Zitat

Ich dachte die zwei Massen sind gleich.Deshalb der Fehler

F>(m1+m2)g
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 16. Nov 2010 23:56    Titel: Antworten mit Zitat

Wird nicht in jedem Fall mit der oberen auch die untere Masse angehoben? (Vermutlich verstehe ich die Frage auch nicht. Was ist "Zurückspringen"?)
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 17. Nov 2010 06:46    Titel: Antworten mit Zitat

Es steht ja nichts davon, dass die Massen gleich oder ungleich sind.

Also ich hab das so verstanden, dass wenn m1 nicht wäre, die Feder ja sich ausdehnen würde, weil sie nichts zusammendrückt.
So, m1 ist aber dran, die Feder soll sich theoretisch trotzdem ausdehnen und so springt auch m1 nach oben. Und mit der Kraft, mit der die Feder zusammen mit m1 nach oben schnellt soll auch m2 "mitgerissen" werden.
Und dafür muss die Kraft eben so und so groß sein.. nur wie groß eben? Big Laugh
tadadada
Gast





Beitrag tadadada Verfasst am: 17. Nov 2010 06:57    Titel: Antworten mit Zitat

Damit sich m1 hebt, muss die Gewichtskraft, die auf diese Masse wirkt überwunden werden und da m2 auf m1 liegt muss die Kraft "nach oben" größer als die Gewichtskraft beider Massen sein. Du musst aber von oben nicht mit dieser vollen Kraft die Feder zusammendrücken, da m2 ja schon selbst auf der Feder liegt und dir schon einen Teil abnimmt.
Packo
Gast





Beitrag Packo Verfasst am: 17. Nov 2010 10:21    Titel: Antworten mit Zitat

Dazu brauchst du keine Rechnung.

Wird eine Feder aus der Ruhelage zusammengedrückt, so schwingt sie um den gleichen Betrag nach der Gegenrichtung asu.
Falls die Feder also mit der Kraft F zusammengedrückt wird, so zieht si im oberen Totpunkt genau mit F nach oben.
Um m2 anzuheben, muss also F > m2*g sein.
Du kannst nun diese Behauptungen mit allerlei Gleichungen beweisen.
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 17. Nov 2010 17:25    Titel: Antworten mit Zitat

Danke erst mal!. Also, mehr bräuchte ich auch nicht als Antwort zu schreiben?
Das hört sich wieder so banal an^^

Durch eine kleine Rechnung kann man das nicht zeigen?
Antonio
Gast





Beitrag Antonio Verfasst am: 17. Nov 2010 20:58    Titel: Antworten mit Zitat

"Die obere Platte wird durch eine Kraft nach unten gedrückt. Wirkt diese Kraft F nicht mehr, so springt die Platte in ihre Ausgangslage zurück."

diese Kraft F ist dann doch die Gewichtskraft von m1 + der Kraft, die man drückt, also m2*g?

also die Federkonstante k muss man jetzt gar nicht einbringen? sie ist ja extra angegeben.
fuss



Anmeldungsdatum: 25.05.2010
Beiträge: 519

Beitrag fuss Verfasst am: 17. Nov 2010 22:23    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn die obere Masse schon die Platte an sich ist, brauchst du nur die Kraft F, die die Feder zusätzlich gestaucht hat und nicht die Gewichtskraft der Masse betrachten, weil die Masse m1 bleibt ja noch auf der Feder.
Und diese Kraft F muss dann größer als m2*g sein
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 17. Nov 2010 22:29    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, dann schreibe ich einen kleinen schönen Satz als Antwort zusammen mit der kleinen Formel^^ hoffe, dass das genügt Augenzwinkern

Danke nochmals.
fuss



Anmeldungsdatum: 25.05.2010
Beiträge: 519

Beitrag fuss Verfasst am: 17. Nov 2010 22:46    Titel: Antworten mit Zitat

schreib lieber noch das Prinzip hin, warum das so ist (Federschwinger, rücktreibende Kraft...).
Das mit der "Ausgangslage" finde ich etwas komisch formuliert, weil wenn die Platte selbst die Masse m1 ist, so ist die Ausgangslage für mich einfach nur die Gleichgewichtslage vor dem Einwirken von F.
Die rücktreibende Kraft der Feder wirkt aber erst ab da, wo sich die Platte wegen ihrer Trägheit aus der Gleichgewichtslage heraus weiter nach oben bewegt, und die Feder ab da mehr gedehnt wird, als in der Gleichgewichtslage.
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 18. Nov 2010 13:26    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab heute bei jemanden noch die Formel gelesen F > (m1+m2)*g
Hier meintet ihr ja nur F > m2*g

Und irgendwie hab ich auch Schwierigkeiten, dass in einem Satz zu formulieren Haue / Kloppe / Schläge
Packo
Gast





Beitrag Packo Verfasst am: 18. Nov 2010 13:28    Titel: Antworten mit Zitat

Anzurech,
deshalb solltest du es selbst nachrechnen!
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 18. Nov 2010 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich das könnte hätte ich wohl hier keinen Thread eröffnet...
Beide Versionen hören sich irgendwie logisch an.
sepp
Gast





Beitrag sepp Verfasst am: 18. Nov 2010 13:51    Titel: Antworten mit Zitat

mein nachhilfefutzi sagt m2 x g und eine offizielle (muster)lösung im internet sagt mir (m1 + m2) x g

bin auch verwirrt unglücklich
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 18. Nov 2010 16:54    Titel: Antworten mit Zitat

Könnte da jemand nochmal eine Erklärung zu geben? Würde das gerne verstehen smile
Antonio
Gast





Beitrag Antonio Verfasst am: 18. Nov 2010 18:43    Titel: Antworten mit Zitat

also ich hab jetzt gedacht, dass die Kraft nach der gefragt ist, also die Kraft, die auf die obere Platte wirkt auch die Gewichtskraft von der oberen Platte selber ist und die dann also dazuaddiert werden muss.

dann wäre die kraft, die auf die obere Platte wirkt F=(m1+m2)*g

und die Kraft, mit der man drücken muss F=m2*g ist.

aber einen satz zur begründung weiß ich jetzt auch nicht so genau. kann man sagen, dass F=m1*g auf die obere Platte wirkt und diese kraft dann beim zurückspringen wegen actio=reactio einen gleich große gegenkraft ausübt, wodurch genug Kraft da ist, um die obere Platte anzuheben. man muss also nur noch F=m2*g für die untere Platte aufwenden muss?
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 18. Nov 2010 19:17    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
die obere Platte wirkt F=(m1+m2)*g

Du meinst die untere oder?

So hört sich das eigentlich nachvollziehbar an.
Ganz allgemein gesagt eben F=(m1+m2)*g.
Und wenn die Feder die obere Platte an den oberen Totpunkt (so heisst das?) bringt, muss die Kraft dann noch zusätzlich F = m2*g sein, um auch noch die untere Platte hochzuheben
Antonio
Gast





Beitrag Antonio Verfasst am: 18. Nov 2010 20:31    Titel: Antworten mit Zitat

Azurech hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
die obere Platte wirkt F=(m1+m2)*g

Du meinst die untere oder?


eigentlich mein ich, dass auf die obere Platte die eigene Gewichtskraft wirkt + die Kraft, die nötig ist, damit die untere Platte auch hochgehoben wird.

aber ich verstehe noch nicht ganz, warum die Platten sich so nach oben bewegen... wenn doch die Kraft F=(m1+m2)*g ist, hebt diese kraft doch eig nur die gewichtskräfte der platten auf, wodurch im prinzip keine kraft wirkt, also es auch keine beschleunigung nach oben gibt?
Sonky
Gast





Beitrag Sonky Verfasst am: 18. Nov 2010 20:55    Titel: Antworten mit Zitat

deshalb hatte ich mir gedacht, das die Federkonstante > der kraft F=(m1+m2)*g sein muss.


mehr wusst ich auch nicht
Azu
Gast





Beitrag Azu Verfasst am: 18. Nov 2010 21:50    Titel: Antworten mit Zitat

Deswegen würde ich auch F > (m1+m2)*g nehmen. Oder halt
F>(m2)*g

(Also auf dem zettel ist m1 die untere Platte, hatte mich hier vertan und m2 genommen.)
Azurech



Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 64

Beitrag Azurech Verfasst am: 18. Nov 2010 22:27    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab nun geschrieben.

"Beim Zurückspringen der oberen Platte, muss die Kraft F >= (m1 + m2) * g sein, damit die untere Platte gehoben wird."
Zusammenfassung
Gast





Beitrag Zusammenfassung Verfasst am: 18. Nov 2010 22:51    Titel: Antworten mit Zitat

Im Gleichgewichtszustand muß man mit F>(m1+m2)g die obere Platte nach unten drücken.
Nach dem loslassen erreicht die obere Platte eine Höhe,so daß die Federspannung m2g beträgt.
Damit wird die untere angehoben

Zusatz
Drückt man mit F=m1g erreicht die Masse eine Höhe,so daß die Feder gerade wieder entspannt ist

m1 ist hier oben
Packo
Gast





Beitrag Packo Verfasst am: 20. Nov 2010 19:19    Titel: Antworten mit Zitat

Klingt alles ziemlich verworren was ihr hier schreibt.
Systemdynamiker



Anmeldungsdatum: 22.10.2008
Beiträge: 594
Wohnort: Flurlingen

Beitrag Systemdynamiker Verfasst am: 21. Nov 2010 13:05    Titel: Energieerhaltung Antworten mit Zitat

Diese Aufgabe zielt auf einen Energievergleich ab, wobei die kinetische Energie nicht berücksichtigt werden muss. Man vergleicht also den Anfangszustand mit dem Zustand, in dem der obere Körper den unteren ganz knapp noch zu heben vermag. Im ersten Zustand ist die Feder auf Druck (Verformung s1) und im zweiten auf Zug belastet (Verformung s2). Nun kann man die Gravitationsenergie des oberen Körpers im ersten Zustand gleich Null setzen. Damit gilt

Zustand 1: Energie = 0 + k/2*s1^2

Zustand 2: Energie = m1*g*(s_1+s_2)+ k/2*s2^2

Im Zustand 2 muss die Feder den unteren Klotz knapp anheben, also gilt

k*s2 = m2*g

Daraus sollte man s1 und damit auch die Federkraft am Anfang (=k*s1) berechnen können. Diese Federkraft ist um m1*g grösser als die gesuchte Kraft.

Für diese Aufgabe würde ich zwei Zeichnungen empfehlen, in denen die Lage der Körper und die Kräfte auf beide Körper (mit je einer andern Farbe) eingezeichnet sind (Schnittbild).

_________________
Herzliche Grüsse Werner Maurer
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