Zentripetalkraft

PhysikmachtSpass? · Gast

Hallo.

ich habe hier eine ziemlich schwierige Aufgabe bei der ich nicht weiter weiß.

Aufgabentext:

Eine Glasrinne in Halbkreisform (l = 10cm Radius) rotiert um ihre vertikale Achse 5mal je Sekunde. In ihr kreist eine Kugel mit und beschreibt einen horizontalen Kreis. Welche Höhe über dem tiefsten Punkt der Schale nimmt sie ein? (Anleitung: Es liegen dieselben Verhältnisse wie beim Karusell vor, nur wird die Kraft F von der Schale aufgebracht).

Den einzigen Ansatz den ich habe ist, dass ich über die Winkelfunktionen, wenn ich die Kräfte einzeichne das irgendie gelöst bekomme, wie beim Karusell. Trotzdem stehe ich voll auf Schlauch und weiß nicht weiter. Außerdem soll laut Lehrer ein Gleichungssystem vonnöten sein. Kann mir jemand weitere Ansätze liefern?

Schonmal Danke
PhysikmachtSpaß?

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Ich denk mal, du hast praktisch ein Rohr, in das die Kugel reinpasst. Dieses Rohr wird dann auf einen Halbkreis gebogen und dann rotiert oder? Wenn es SO ist, dann ist das Prinzip ähnlich dem beim Karussel. Die Zentrifugalkraft (Scheinkraft) wird vektoriell mit der Gewichtskraft addiert, die resultierende wird beim Karussel vom Seil getragen. Das Seil muss also die Gegenkraft aufbringen, damit die Kette nicht abreißt. In deinem System wird die Gegenkraft von der Rinne aufgebracht. Diese Gegenkraft zeigt auch auf den Mittelpunkt des (in Gedanken) zu einem Vollkreis weiterentwickelten Halbkreis...

So?

Dann kannst du sagen:

und es ist aber auch

Naja, Gleichsetzen und nach h auflösen. Bei der Zentrifugalkraft muss natürlich r' rein, fällt dann aber raus

Wink

PhysikmachtSpass? · Gast

Also ich probier das jetzt nochmal besser zu erklären.

Es handelt sich um ein nach oben gebogen kreisförmige Rinne. Praktisch ein Halbkreis. In dieser Rinne befindet sich die Kugel.

Ich versuche das jetzt mal halbwegs zu zeichnen:
X________________X
_X______________X
___X__________X
____X_______X
_______XXX
________X
________X
________X

(Die X sollen die Rinne und die Achse darstellen)

Diese Rinne bewegt sich nun im Kreis auf der Achse und mit ihr die Kugel in der Rinne.

Rotationsenergie der Kugel muss hier soweit ich weiß nicht berücksichtigt werden.

Mfg und Danke
PhysikmachtSpaß?

sax · Anmeldungsdatum: 10.05.2005 Beiträge: 377 Wohnort: Magdeburg

@physikmachtspass?
Erstmal, ja mir schon.

Der Lösungsweg mit dem Rohr ist genau der Gleiche wie mit der Halbschale. Die Zentrifugalkraft wirkt nach außen, die Gewichtskraft nach unten, damit die Resultierende von der Schale Kompesiert werden kann, muß diese senkrecht auf der Schale stehen.

PhysikmachtSpaß? · Anmeldungsdatum: 25.10.2005 Beiträge: 6

Hallo,

vielen Dank für die Antwort habe das glaube ich jetzt kapiert. Allerdings habe ich Probleme die Gleichung aufzulösen. Das r´ fällt bei mir nicht raus.

Hier mein Lösungsweg:

dann einsetzen von (m*v^2)/r für Zentripedalkraft und es kommt bei mir raus:

Kann mir jemand bitte sagen wo mein Fehler liegt.

Schonmal vielen Dank

eman · Gast

Fehler beim Umstellen der Gleichung.

Fg/Fz = (r - h)/r1 -> Fg*r1/Fz = r - h

h = r - Fg*r1/Fz = m*g*r1/m*w^2*r1 = r - g/w^2

h = 0,1 - 9,81/(2pi*5)^2 = 9 (cm)

Problem: Für w = 0 wird auch r1 = 0 und kann nicht gekürzt werden.

Nebenbei: Beim Fahrrad gibt es zwar eine Pedalkraft, aber das hier ist
eine Petal-Kraft, von petere = anstreben, denk an Petition oder so was.

iwillforget · Anmeldungsdatum: 12.01.2009 Beiträge: 1

Sorry, wenn ich diesen alten Beitrag wieder anspreche, aber ich raffs net und das geht mir gerade voll auf die Nüsse...

Was ist denn, wenn sich das Ding nur langsam dreht? dann wird w klein, ergo wird g/w^2 groß, so dass h dann irgendwann negativ wird ... *confused*