Bewegungen von Protonen im Kontensator

Wiesl · Gast

Hallo vielleicht kann mir ja jemand helfen...
Jch weis nicht wie ich den Winkel bestimmen soll. Die Geschwindigkeit müsste nach meinen Überlegungen 287500m/s sein.

Hier mal die aufgabe.
Protonen bewegen sich von der positiven zur negativen Platte eines Beschleu-nigungskondensators und werden aus der Ruhe auf die Geschwindigkeit von 1200 kms-1 beschleunigt.
Anschließend treten sie in gleichem Abstand zu beiden Platten und senkrecht zum Feldstärkevektor in das homogene Feld eines Ablenkkondensators mit der Plattenlänge von 3 cm und einem Plattenabstand von 5 cm ein. Die Ablenkspan-nung beträgt 12 kV.

Welche maximale Geschwindigkeit in Feldrichtung erreichen die Protonen im Ablenkkondensator und unter welchem Winkel zur Einfallsrichtung verlassen sie das homogene Feld?

Irgendein Rat???

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Stell mal deine Überlegung hier herein.

Versuchs mal über die Geschwindigkeitsvektoren.

Wiesl · Gast

Na das Proton bewegt sich ja auf einer Parabelbahn. Muss ich da vielleicht die erste Ableitung benutzen, um auf denn Anstieg zu kommen...

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

BC3 · Gast

Ableiten würde ich hier nicht

Wiesl · Gast

Oje ich gaube das kann ich nicht, oder ich bin gerade zu verwirrt. Habe glaube noch nie ein y(x) selbst gebastellt^^
Also in x-Richtung ist die geschwindigkeit ja 1200000 m/s und die zeit 4,66*10^-8s und in y-Richtung 287500m/s und auch die 4,66*10^-8s

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Es geht hier um die Überlagerung zweier Bewegungen: eine mit konstanter Geschwindigkeit in (meinetwegen) x-Richtung, die andere senkrecht dazu mit konstanter Beschleunigung a = F/m, wobei F die Coulombkraft und m die Masse des Protons ist.

Für beide Bewegungsformen gibt es entsprechende Gleichungen, die Du Dir mal aufschreiben solltest.

Den Winkel bekommst Du raus, wenn Du Dir die Geschwindigkeiten nach Durchlaufen des Ablenkkondensators anschaust:

tan(alpha) = vy/vx

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Wiesl · Gast

Also wären das 13,5Grad, aber ich wies trotzbem nicht so richtig warum das so ist unglücklich

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Mach dir mal ne gute Skizze. Falls du Fragen hast ob die Skizze gut ist bzw. Fragen zur Skizze hast, kannst du sie ja hochladen.

Wiesel · Gast

Das mit der Skizze verstehe ich schon. Ist ja Ankatete und Gegenkatete, deswegen der Tangens, aber warum teile ich die Geschwindigkeiten und nich z.B. die Zeiten oder die Streckem miteinander???? Das verstehe ich nicht Hammer

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Das sind ja Vektoren mit Richtungen. Zeit oder Strecken sind ja keine richtigen Vektoren. Mach ne Skizze das hilft.

Wiesl · Gast

ahh jetz hat es klick gemacht, manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht. vielen dank :god:eva1 Da sind die13,5Grad jetz richtig???

Wiesel · Anmeldungsdatum: 12.01.2011 Beiträge: 23 Wohnort: Dresden

Irgendwie ist bei mit der Wurm drin.
Die geschwindigkeit ist auch falsch gewessen. Ich habe mit der Geschwindigkeit und der Länge des Ablenkkondensators errechnet, dass sich das Proton 2,5^-8s in dem EF befindet. Denn t =s/v bei der geradlinigen gleichförmigen Bewegung und v= a*t bei der Bewegung in Feltlinien richtung da bekomme ich 575000m/s raus.
Wenn ich den winkel nun ausrechne, komme ich auf 64,4 Grad. Das kann aber nicht sein weil das Proton ja durch Fliegen soll und nicht auf die Platte treffen soll.
Ist ja ein Teil einer Prüfungaugabe, sollte ja schon Sinn ergeben.

Findet jemant ein Fehler?? Wär echt Klass^^

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Ein Winkel von 64° schließt keineswegs ein Durchschießen der Protonen aus.
Dennoch solltest du dir nochmals eine Skizze machen und schauen welcher Winkel überhaupt gefragt ist.
Bringe die Geschwindigkeit v_x ; v_y und tan(a) in einen mathematischen Zusammenhang. Schreib das herein und wir sagen obs passt.

Wiesel · Anmeldungsdatum: 12.01.2011 Beiträge: 23 Wohnort: Dresden

Warum schliesst das den Winkel nicht aus wenn es auf die Platte drift, verbleibt das dann nicht da???
Skizze habe ich jetz noch mal gemacht vobei xy senkrecht zu den Feldlinien ist und yv parallel zu den Feldlienien ist (kann es leider nicht hier rein stellen dafür fehlen mir die Möglichkeiten)
Der Winkel müsste doch unter 50.2° liegen damit es nicht auftrifft.
Der Winkel der gesucht ist, ich nenne ihn mal alpha, ist der an der xv achse ist und gegenüber der xv achse.

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Setze folgende Größen in einen Zusammenhang:

Kannst du begründen warum der Winkel < 50° sein muss?

Wiesel · Anmeldungsdatum: 12.01.2011 Beiträge: 23 Wohnort: Dresden

damit edas Oroton durchfliegt muss es in x Richtung ja 3cm und in y Richtung max. 2,5cm sich bewegen. 3/2,5=1,2 und dan denn tan da komme ich auf 50,2° oder ist das falsch???

und aus x dann denn tan ziehen, würde ich sagen

Wiesel · Anmeldungsdatum: 12.01.2011 Beiträge: 23 Wohnort: Dresden

ich weis ich hätte den cot nehmen sollen, oder nenner und zähler vertauschen und dann komme ich auf 25,6°

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Beachte:

Das Proton fliegt nicht auf einer Geraden! Es fliegt auf einer Parabelbahn, da es in y-Richtung beschleunigt wird und in x-Richtung mit konstanter Geschwindigkeit fliegt.

Wenn du nun den Geschwindigkeitsvektor am Austrittspunkt zeichnest und diesen in x- bzw. y-Komponente zerlegst, siehst du ein Kräftedreieck. Dabei muss der Winkel zwischen der x-Komponente und des gesamten Vektors berechnet werden. Mit einer Skizze erkennst du folgenden Zusammenhang:

-> Das wollte ich eigentlich aus dir herauskitzeln. Wie kommst du jetzt eigentlich auf Kotangens?

Vielleicht hilft dir hier Leifi zum besseren Verständnis:
http://www.leifiphysik.de/web_ph12/grundwissen/01querfeld/querfeld.htm

Wiesel · Anmeldungsdatum: 12.01.2011 Beiträge: 23 Wohnort: Dresden

cot wäre es ja gewessen wenn ich

genommen hätte.
auf die 25,6° bin ich ja auch noch gekommen, war mal wieder total verwirrt. Wär echt gut, wenn ich das mal ablegen könnte. Vorallen in der schule.
Wenn ich noch was habe frage ich gern noch mal^^
vielen vielen dank eva