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loopingfahrergymnasium
Gast
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 loopingfahrergymnasium Verfasst am: 25. Jan 2015 00:41 Titel: Loopingbahn |
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huhu
mal sehen ob jemand helfen kann xDD
Meine Aufgabe ist:
eine masse m bewegt sich mit konstantem geschwindigkeitsbetrag v in einem vertikalen looping mit durchmesser R im schwerefeld der erde mit der erdbeschleunigung g. dabei bewegt sich im im gegenuhrzeigersinn und befindet sich zur zeit t=0s auf halber höher im rechten teil des loopings
a) welche kraft F(r) wirkt auf m?
1. frage: Wann wirkt eigentlich m*g bei so einem looping?
hier in der lösung steht:
Fr=mw^2*r (Verstehe ich)
Fg=mgsin(alpha) mit alpha=wt+pi/2
verstehe ich bis auf die ausnahme wie man auf die formel kommt und wieso mg wirkt. Bitte helft mir, danke. |
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jumi
Gast
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| jumi Verfasst am: 25. Jan 2015 09:06 Titel: |
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m*g ist die Gravitationskraft. Sie wirkt immer.
Bei deinen Gleichungen fehlt allerdings noch eine weitere Kraft (von einem Motor im Körper), die dieser Gravitationskraft entgegenwirkt. |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 25. Jan 2015 11:37 Titel: Re: Loopingbahn |
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| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | Meine Aufgabe ist:
Eine Masse m bewegt sich mit konstantem Geschwindigkeitsbetrag v in einem vertikalen Looping mit dem Durchmesser R im Schwerefeld der Erde mit der Erdbeschleunigung g. Dabei bewegt sich die Masse gegen den Uhrzeigersinn und befindet sich zur Zeit t=0s auf halber Höhe im rechten Teil des Loopings. |
In der Aufgabenstellung habe ich mal den Teil fett markiert, der noch einmal explizit darauf hinweist, dass die Gewichtskraft wirkt.
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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) |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18198
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| TomS Verfasst am: 25. Jan 2015 11:43 Titel: Re: Loopingbahn |
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| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | eine masse m bewegt sich mit konstantem geschwindigkeitsbetrag v in einem vertikalen looping ... im schwerefeld der erde mit der erdbeschleunigung g. |
Bitte nochmal zurück auf Los. M.E. ist die Aufgabenstellung Quatsch.
Die Masse m kann sich nicht mit konstantem Geschwindigkeitsbetrag bewegen; das würde offensichtlich dem Energiesatz widersprechen!
Übersehe ich etwas? Oder lautet die Aufgabe doch anders?
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8584
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| jh8979 Verfasst am: 25. Jan 2015 12:38 Titel: Re: Loopingbahn |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Die Masse m kann sich nicht mit konstantem Geschwindigkeitsbetrag bewegen; das würde offensichtlich dem Energiesatz widersprechen!
Übersehe ich etwas? Oder lautet die Aufgabe doch anders? |
Natürlich kann sie das, aber halt nicht ohne dass Energie zugeführt wird. |
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loopingfahrergymnasium
Gast
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| loopingfahrergymnasium Verfasst am: 25. Jan 2015 15:38 Titel: |
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Hallo und danke für die antworten. ich möchte jedoch verstehen ob ich so einiges falsch verstanden habe.
es wirkt auf der erdoberfläche immer die normalkraft und die gewichtskraft. sobald sich eine masse auf einer waagerechten fläche befindet (,,schiefe" ebene mit winkel 0°) dann ist die Normalkraft=Gewichtskraft.
Hier beim Looping befindet sie sich nicht auf einer waagerechten ebene, d.h. es wirken gewichtskraft und normalkraft. Wenn man sich klar macht das F=ma gilt und die masse mit konstanter beschleunigung fährt, kann hier die kraft F=ma nicht wirken.
Wenn man sich nun im internet umschaut kommt man zum resultat das die resultierende kraft aus normalkraft und gewichtskraft die zentripedalkraft ist, also die kraft die in den mittelpunkt bei so einer kreisbewegung wirkt. ist das so richtig?
als scheingegenkraft wirkt die zentrifugalkraft.
welche kraft fehlt denn nun? kann mir jemand bitte sagen welche kräfte eigentlich immer wirken ? sehr komplexes problem wie ich finde. /: |
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E=mc²
Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494
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| E=mc² Verfasst am: 25. Jan 2015 17:08 Titel: |
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| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | es wirkt auf der erdoberfläche immer die normalkraft und die gewichtskraft. |
Grundsätzlich wirkt immer die Gravitationskraft F=m*g. Diese Gravitationskraft kann man (bei der schiefen Ebenene) in eine Normalkraft und eine Hangabtriebskraft zerlegen. Die Summe aus Hangsabtirebskraft und Normalkraft muss also wieder die Gravitationskraft sein. Das macht man, um bestimme Beispiele Lösen zu können.
Das heißt, die Normalkraft ist einfach nur eine Komponente der Gravitationskraft. Man kann daher nicht sagen es wirkt die Gravitationskraft und die Normalkraft.
| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | sobald sich eine masse auf einer waagerechten fläche befindet (,,schiefe" ebene mit winkel 0°) dann ist die Normalkraft=Gewichtskraft. |
korrekt
| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | Hier beim Looping befindet sie sich nicht auf einer waagerechten ebene, d.h. es wirken gewichtskraft und normalkraft. |
Man kann/muss die Gewichtskraft in 2 Komponten zerlegen; siehe oben.
| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | Wenn man sich klar macht das F=ma gilt und die masse mit konstanter beschleunigung fährt, kann hier die kraft F=ma nicht wirken. |
Kann ich nicht nachvollziehen.
| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | Wenn man sich nun im internet umschaut kommt man zum resultat das die resultierende kraft aus normalkraft und gewichtskraft die zentripedalkraft ist, also die kraft die in den mittelpunkt bei so einer kreisbewegung wirkt. ist das so richtig? |
Nein.
Grundsätzlich wirken 2 Kräfte auf das Auto: Gravitationskraft, Zentrifugalkraft
Überleg dir mal, wovon die Beträge dieser Kräfte abhängen und ob sie in dem Beispiel konstant sind. Dann überleg dir das auch für die Richtungen dieser Kräfte.
Diese resultierende Kraft ist die (vektorielle) Summe aus diesen beiden Kräften.
PS: | loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | a) welche kraft F(r) wirkt auf m? |
Was ist r? Sollte da nicht ein Winkel stehen? |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 25. Jan 2015 17:14 Titel: |
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| loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | Wenn man sich nun im Internet umschaut kommt man zu dem Resultat, dass die resultierende Kraft aus Normalkraft und Gewichtskraft die Zentripedalkraft ist, also die Kraft die in den Mittelpunkt bei so einer Kreisbewegung wirkt. Ist das so richtig? |
Nein das ist so nicht richtig. Die Normalkraft entspricht der Gewichtskraft. Die resultierende Kraft aus Gewichtskraft und Zentripetalkraft, ergibt:
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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) |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 25. Jan 2015 17:24 Titel: |
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| planck1858 hat Folgendes geschrieben: | | loopingfahrergymnasium hat Folgendes geschrieben: | | Wenn man sich nun im Internet umschaut kommt man zu dem Resultat, dass die resultierende Kraft aus Normalkraft und Gewichtskraft die Zentripedalkraft ist, also die Kraft die in den Mittelpunkt bei so einer Kreisbewegung wirkt. Ist das so richtig? |
Nein das ist so nicht richtig. Die Normalkraft entspricht der Gewichtskraft. Die resultierende Kraft aus Gewichtskraft und Zentripetalkraft, ergibt:
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Der Begriff "Normalkraft" wird unterschiedlich definiert. Ihr habt beide Recht (planck jedenfalls im Umkehrpunkt).
PS:
Die Kraft heißt -peTalkraft, von lat. petere=aufsuchen, ist also die Kraft, die das Zentrum aufsucht (also nach innen zeigt), im Gegensatz zur -fugalkraft von fugare=fliehen, die vor dem Zentrum flieht (also nach außen zeigt). Mit dem Pedal von pes=Fuß hat das nichts zu tun. |
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loopingfahrergymnasium
Gast
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| loopingfahrergymnasium Verfasst am: 25. Jan 2015 17:26 Titel: |
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Danke, du hast mir einen guten Ansatz gegeben. ,,Man kann/muss die Gewichtskraft in 2 Komponten zerlegen" Eine davon ist die Normalkraft. Die andere wäre im Falle der schiefen eben die hangantriebskraft.
aber trotzdem scheine ich irgendwo etwas nicht nachzuvollziehen können. insgesamt wirken doch zwei kräfte hier, d.h. zentrifugalkraft (scheingegenkraft damit gleichgewicht herrscht)und zentripedalkraft (kraft gerichtet zum mittelpunkt bei eienr kreisbewegung).
Das heißt hier wirken insgesamt 2 Kräfte. Wobei ja beide gleich sind, bloß entgegengesetzt gerichtet sind. Das heißt das ich jetzt eine über die Gewichtskraft (Zerlegbar in zwei Komponenten) herleiten muss? |
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E=mc²
Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494
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| E=mc² Verfasst am: 25. Jan 2015 17:55 Titel: |
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Ich beziehe ich mal auf die Musterlösung, die du eingangs gepostet hast. Vielleicht hilft das weiter.
Da steht, dass 2 Kräfte wirken
1. Die Zentrifugalkraft
Das ist die Kraft, die das Auto ins Looping drückt. Natürlich gibt es hier auch eine Zentripedalkraft - das ist die Gegenkraft, die vom Looping ausgeht und das Auto in seiner Kreisbahn hält.
2. Die Gewichtskraft
Das steht in der Lösung:
 \qquad \alpha=\omega t+\pi /2 )
Das ist allerdungs NUR eine Komponente der Gewichtskraft! Nämlich die, die normal zur Fahrbahn ist. Für die Überlegung, ob der Fahrer im Looping bleibt ist auch nur diese entscheidend.
Diese hängt offensichtlich vom Winkel alpha ab. Hier ist zum Verständnis vielleicht eine Skizze hilfreich. |
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jumi
Gast
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| jumi Verfasst am: 25. Jan 2015 18:16 Titel: |
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Wie schon mehrfach erwähnt, es wirken drei(3) Kräfte auf den Körper:
1. mg, die Gravitationskraft.
2. Die Normalkraft, also die Kraft mit der die die Schiene auf den Körper drückt.
3. Die Zusatzkraft, die der Gravitationskraft entgegen wirkt.
Diese 3 Kräfte zusammen, ergeben die Zentripetalkraft.
Zusatzkraft und Gravitationskraft ergeben zusammen =0. |
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