Aufgaben zur Mechanik - brauche Hilfe!

passionfruit · Anmeldungsdatum: 19.05.2012 Beiträge: 3

Meine Frage:
Hallo, ich bin neu hier, weil ich mit Physik ein paar Probleme habe und ich kenne mich noch nicht wirklich aus hier, also verzeiht mir fehler

Aufgabe 1 : An einem anfangs ruhenden Schlitten ( 80 kg, reibungsfrei auf Eis) zieht man 4 s lang mit 50 N, dann 4 s lang mit 25 N. Bestimme den insgesamt zurückgelegten Weg.

Aufgabe 2: Bei einem Überholvorgang wird ein Auto (m=1200Kg) beschleunigt, sein Impuls ändert sich. Eine zuvor gestartete Stoppuhr und zwei blicke auf den Tacho helfen v(15s)=90km/h, v(20s)=126km/h. Ermittle den Betrag während der Impulsänderung wirkenden mittleren Kraft.

Meine Ideen:
zu 1: Kann man hier einfach die beiden Beschleunigungen mit F/m ausrechnen und dann jeweils den zurückgelegten Weg mit S=0,5at² und beide Ergebnisse addieren? Aber der Schlitten hat doch beim 2. Mal schon eine Anfangsgeschwindigkeit und wird nicht aus der Ruhe beschleunigt, muss man das beachten? Das heißt ich würde noch v*t dazu addieren, aber das erscheint mir auch komisch, da der Schlitten doch nicht zweimal fährt, einmal gleichförmig und einmal beschleunigt?

zu 2: Diese Aufgabe habe ich hier irgendwo schon gelesen, allerdings kam da 2400 N heraus, während es bei mir nur 2200 N sind. Man muss schon mit Delta V und Delta t rechnen anstatt mit den in der Aufgabe genannten Werten, oder? Wo liegt denn der Fehler?

Schokobaer · Anmeldungsdatum: 21.10.2010 Beiträge: 7

Hallo,

zur aufgabe 1)

ja du hast recht, die beschleunigen über a=F/m zu berechnen.

die erste strecke ist s=1/2*a_1*t_1².

für die 2. strecke gilt dann:

s=1/2* a_2 * t_2² +v_0*t_2

und v_0 ist die geschwindigkeit die der schlitten nach der ersten strecke besitzt. berechnet wird sie über v=a*t.

2. aufgabe:
stichwort kraftstoß

F*delta t = m* delta v
F*delta t= m * v_2 - m * v_1
F=(m * v_2 - m * v_1) / delta t
F=2400 N

Hast dich wohl vertippt oder so.
Für delta t musst du 20s-15s=5s einsetzen, v_1=90/3,6 m/s, v_2=126/3,6 m/s

Gruß,
chris

passionfruit · Anmeldungsdatum: 19.05.2012 Beiträge: 3

1: ich verstehe aber nicht ganz wieso man einfach den weg v*t aus der gleichförmigen bewegung dazu addieren kann. der schlitten legt doch nicht insgesamt drei wege zurück sondern nur 2... wieso geht das so einfach?

2: ich hab das ganz anders gemacht: ich hab zuerst a_1 und a_2 ( hier habe ich delta v und delta t benutzt) ausgerechnet und dann F_1 und F_2 (m*a) addiert und durch 2 geteilt, weil ja die mittlere Kraft gefragt ist. Ist das so also falsch?

Schokobaer · Anmeldungsdatum: 21.10.2010 Beiträge: 7

zu 1)

weil es eine zusammengesetzte bewegung ist. aus der beschleunigten bewegung ergibt sich die strecke s=1/2 a t² und dann hast du ja noch die strecke die sich durch die anfangsgeschwindigkeit ergibt, s=v*t.

edit: was dir noch als erklärung helfen könnte:
die fläche unter einem v(t) diagramm ergibt den weg s.
würdest du zu diesem vorgang nun ein v(t) diagramm zeichnen, ist das ja eine Gerade mit positiver Steigung die auf der y-Achse(hier v-Achse) nach oben verschoben ist(und zwar um v_0 nach oben verschoben!).
deine x-achse ist natürlich die zeit-achse. (ab 0 starten, negativ interessiert keinen)
Nun addierst du die flächen unter der Gerade und du hast den Weg.
die 1.Fläche ist das Viereck, welche als Fläche v_0*t hat.
die 2. Fläche ist das Halbe Viereck der Gerade welche du über 1/2 * v_ende * t berechnest(v_ende sei endgeschwindigkeit-anfangsgeschwindigkeit, dass man wirklich nur auf der v-achse das stück von v_0 bis v_ende hat). und v_ende=a*t (a ist ja die steigung in einem v(t) diagramm) . setzt du a*t in v_ende ein ergibt sich eben 1/2*a*t².

zu 2)

wenn ich dich richtig verstanden habe hast du a_1 über v_1/5s und a_2 über v_2/5 s berechnet.

das klappt aber nicht, weil mit dem ansatz
a_1=v_1/5s setzt du vorraus, dass er in 5 sek von 0 auf 90 km/h beschleunigt hat. aber das hat er ja nicht. es gibt sozusagen keine 2 verschiedenen beschleunigungen da nur der vorgang von v_1 auf v_2 welcher 5 s dauert betrachtet wird.

hier könntest du das so machen:
a=dv/dt = 36/3,6 m/s / 5s
a=2m/s² (ist quasi die mittlere beschleunigung in diesem zeitraum)

F=m*a = 2400N

es klappt auf beide varianten aber wenn in der aufgabenstellung von impuls die rede ist, war die lösung über den kraftstoß wohl die, die man von dir sehen will, aber 2. variante über F=ma ist genauso richtig.

gruß,
chris

passionfruit · Anmeldungsdatum: 19.05.2012 Beiträge: 3

Vielen vielen dank für die mühe, das hat mir wirklich geholfen! Thumbs up!

:-)

Schokobaer · Anmeldungsdatum: 21.10.2010 Beiträge: 7

kein problem. habe eben noch erklärung zu 1) editiert um es verständlicher zu machen.

gruß,
chris