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Nachricht |
Endo1234
Gast
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 Endo1234 Verfasst am: 19. Nov 2013 17:56 Titel: Eine Lokomotive erklimmt den Berg |
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Meine Frage:
Eine Lokomotive mit der Masse m=100t beschleunigt gleichmäßig auf einer Strecke mit 4% Steigung von 18 km/h auf 54 km/h über eine Strecke von s=1500 m Länge. Der Reibungskoeffizient beträgt p= 0.05.
a) Welche Kräfte Spielen hier eine Rolle?
b) Welche Kraft muss der Motor aufbringen?
Meine Ideen:
Komme leider garnicht weiter, haben das Thema erst jetzt begonnen. Jm Auf dem Weg! eine Idee? Liebe Grüße |
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macman2010
Anmeldungsdatum: 16.02.2013
Beiträge: 294
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| macman2010 Verfasst am: 20. Nov 2013 00:32 Titel: |
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A) Reinkarnationen hangabtriebskraft , Gewichtskraft, trägheitskraft
Die Reinkarnationskraft = Ft*Cos(a)*r
Gewichtskraft fg= 9,81m/s^2 * 100t
Die Trägheitskraft rechnet sich wie folgt.
S = 1/2at^2+V0*t
Und hangabtriebskraft Fg*sin(a)
Wirken alle nach unten der Motor muss diese ganze Kräfte in Gegenrichtung aufbringen.
Mfg |
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Systemdynamiker
Anmeldungsdatum: 22.10.2008
Beiträge: 594
Wohnort: Flurlingen
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| Systemdynamiker Verfasst am: 20. Nov 2013 06:08 Titel: Systematik |
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Solche Aufgaben sollten systematisch angegangen werden:
1. Alle Kräfte einzeichnen (Gewichtskraft, Normalkraft, Haftreibungskraft)
2. Kräfte in Komponenten zerlegen (wenn nicht schon geschehen)
3. Die Summe aller Kräfte ist gleich Masse mal Beschleunigung
In diesem Beispiel muss die Beschleunigung aus der Kinematik abgeleitet werden (am besten schnell ein v-t-Diagramm skizzieren und Bestimmungsgrössen herauslesen).
Zum Kräfte einzeichnen (Freischneiden) habe ich ein neueres Video gemacht:
https://www.youtube.com/watch?v=4SZMXJolNbs
Die zweite Frage würde ich als idiotisch bezeichnen. Der Motor liefert die Energie, der Impuls und somit die Kraft kommen von der Unterlage.
Auch dazu habe ich ein Video gemacht: https://www.youtube.com/watch?v=r722MEeKZbU
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Herzliche Grüsse Werner Maurer |
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T.M.
Gast
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| T.M. Verfasst am: 20. Nov 2013 16:52 Titel: |
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Ich hab dann -30063N für die Kraft, welche der Motor aufbringen muss..kommt ihr auf das selbe Ergebnis? |
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Lisa5
Anmeldungsdatum: 14.11.2013
Beiträge: 19
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| Lisa5 Verfasst am: 21. Nov 2013 12:18 Titel: |
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Hallo,
ich sitze gerade auch an dieser Aufgabe.
Bei Aufgabenteil a bin ich auch schon soweit gekommen, dass ich weiß, dass die Gewichts- (Fg), die Normal- (Fn), die Reibungs- (Fr) und die Hangabtriebskraft (Fh) eine Rolle in diesem Zusammenhang spielen.
Ich habe auch bereits die einzelnen Kräfte berechnet, obwohl ich nicht weiß, ob das so stimmt. Denn für g habe ich immer 9,81m/s^2 gewählt und mein Winkel beträgt 1,8°.
Jetzt stehe ich aber vor dem Problem, dass ich nicht weiß, wie ich meine Beschleunigung (die übrigens 1/15 m/s^2 beträgt, ist das richtig??) mit einbeziehen muss.
Über jegliche Hilfe wäre ich sehr dankbar.
Liebe Grüße. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Nov 2013 12:42 Titel: |
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| Lisa5 hat Folgendes geschrieben: | | ... und mein Winkel beträgt 1,8°. |
Nein, der Winkel ist
Wie wäre es denn, wenn man hier einfach mit dem Energieerhaltungssatz arbeiten würde? |
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Lisa5
Anmeldungsdatum: 14.11.2013
Beiträge: 19
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| Lisa5 Verfasst am: 21. Nov 2013 14:54 Titel: |
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Wie komme ich denn bitte auf diesen Winkel. Ich meine tan=sin/cos, sprich Gegenkathete/ Ankathete. Und ich dachte, dass die 1500m meine Hypothenuse wäre, oder? |
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Panda
Gast
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| Panda Verfasst am: 21. Nov 2013 15:10 Titel: |
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| Lisa5 hat Folgendes geschrieben: | | Wie komme ich denn bitte auf diesen Winkel. Ich meine tan=sin/cos, sprich Gegenkathete/ Ankathete. Und ich dachte, dass die 1500m meine Hypothenuse wäre, oder? |
Steigung von 4% bedeutet, dass die Höhe pro 100m in waagerechter Richtung 4 Meter zu nimmt.
Also ist eine Kathete 100m lang und die andere 4m.
tan(winkel) ist Gegenkathete/Ankathete. |
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Lisa5
Anmeldungsdatum: 14.11.2013
Beiträge: 19
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| Lisa5 Verfasst am: 21. Nov 2013 15:14 Titel: |
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Okay, das habe ich jetzt verstanden.
Aber wie muss ich jetzt die einzel berechneten Kräfte miteinander verknüpfen. Mir ist der Zusammenhang nicht ganz klar. |
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Panda
Gast
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| Panda Verfasst am: 21. Nov 2013 16:00 Titel: |
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| Lisa5 hat Folgendes geschrieben: | Okay, das habe ich jetzt verstanden.
Aber wie muss ich jetzt die einzel berechneten Kräfte miteinander verknüpfen. Mir ist der Zusammenhang nicht ganz klar. |
Ich bin mir jetzt nicht ganz sicher ob ich deine Frage richtig verstehe, aber:
Du hast verschiedene Kräfte, die auf die Lok wirken. Schwerkraft, Reibung und Trägheit z.B..
Die Schwerkraft zieht immer nach unten. Wäre die Strecke eben wäre die Kraft egal, da es keine Komponente gibt, die in eine Richtung wirkt in die sich die Lok bewegen kann.
Aber die Strecke ist geneigt. D.h. du berechnest die gesamte Schwerkraft und nimmst über den Winkel der Strecke den Teil der Schwerkraft in Richtung der Strecke. Da die Kraft in Richtung des "Hangs" verläuft, ist das die Hangabtriebskraft.
Die Reibungskraft hängt ja auch mit der Schwerkraft zusammen.
Je stärker die Lok auf die Schienen gedrückt wird desto größer ist die Reibung. Und die Kraft, die diesen Druck erzeugt ist die Normalkraft. Normal im Sinne von Senkrecht zur Ebene. Die Normalkraft ist also die zweite Kraft, die du aus der Schwerkraft erhältst.
Aber: Die Normalkraft steht ja senkrecht zur Ebene hat also keine Komponente in die Bewegungsrichtung der Lok. Aber die Normalkraft erzeugt über den Reibungskoeffizienten die Reibungskraft. Und die Reibungskraft zeigt immer entgegen der Bewegungsrichtung.
Das heisst du baust dir Schritt für Schritt alle Einzelkräfte zusammen, die parallel zur Bahn wirken und summierst die unter Beachtung der Vorzeichen/Richtung(!) zusammen.
Das ist dann deine resultierende Kraft. Der Motor muss diesen Kräften nun entgegenwirken. |
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