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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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 gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 12:03 Titel: Spannenergie |
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Meine Frage:
Hallo,
ich bearbeite grade folgende Frage:
Eine Kugel der Masse m=100g wird in eine Federpistole mit gespannter Feder gelegt. Nach der Freigabe der Feder rollt die Kugel zunächst etwa 50cm waagerecht und dann eine gekrümmte Bahn hinauf. Der höchste Bahnpunkt liegt in Position C 25 cm über der Nulllage.
Die Feder hat die Federhärte D=200 N/m
Position A ist wo die Kugel in der Federpistole ist
Postion B ist wo die Kugel auf die hälfte der gekrümmten Bahn ist
Position C auf 25 cm Höhe der gekrümmten Bahn
a) Geben Sie an, welche Energieformen das System in den Positionen A, B und C besitzt.
b) Berechnen Sie, um wie viele cm die Feder zusammengedrückt wurde
c) Wie schnell ist die Kugel, wenn die Feder grade entspannt ist
d) Wie schnell ist die Kugel, wenn sie genau die Hälfte der Höchsten Höhe erreicht hat?
Meine Ideen:
zu a) Spannenergie
b) ?
c) :m} )
d) ?
Danke für die Hilfe
LG
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 12:23 Titel: |
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Zu a)
Neben der Spannenergie (Position A)treten bei diesem Vorgang noch die kinetische Energie (Position B), die sich aus Rotations- und Translationsenergie zusammensetzt, sowie die potentielle Energie auf (Position B und C).
Zur Beantwortung der nächsten Fragen muss geklärt werden, ob mit "Bahn" der Weg der Kugel oder die gekrümmte Unterlage gemeint ist, auf der die Kugel rollt. Falls nämlich die mechanische Unterlage gemeint ist, würde die Angabe fehlen, ob die Kugel den höchsten Bahnpunkt erreicht.
Außerdem ist zu klären, ob die Kugel tatsächlich rollt, wie in der Aufgabenstellung angegeben, oder nur gleitet. Davon hängt nämlich die Lösung zu c) und d) ab.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 12:34 Titel: |
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Unnötiges Vollzitat gelöscht. Steffen
Die Kugel rollt nur...
| Beschreibung: |
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| Angeschaut: |
11811 mal |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 14:39 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | Die Kugel rollt nur... |
Ich glaube zwar nicht, dass der Aufgabensteller das wirklich so gemeint hat, aber so steht es in der originalen Aufgabenstellung. Die Kugel rollt demnach bereits von Anfang an, nämlich nach Freigabe der Feder. Dann wird es für die Aufgabenteile c) und d) etwas komplizierter, denn dann muss die Rotationsenergie mit berücksichtigt werden. Grundlage ist in jedem Fall der Energieerhaltungssatz.
Zu b)
Zu c)
mit dem Trägheitsmoment der Kugel
und
Zu d)
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Duncan
Gast
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| Duncan Verfasst am: 04. Nov 2015 14:54 Titel: |
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In der Aufgabe fehlt die Angabe des Kugeldurchmessers.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 15:04 Titel: |
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| Duncan hat Folgendes geschrieben: | | In der Aufgabe fehlt die Angabe des Kugeldurchmessers. |
Wozu brauchst Du den denn?
Habe ich nicht deutlich genug darauf hingewiesen, dass
?
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Duncan
Gast
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| Duncan Verfasst am: 04. Nov 2015 15:20 Titel: |
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Und woher nimmst du r ?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 15:43 Titel: |
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Das brauche ich nicht, denn
und v soll berechnet werden.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 15:46 Titel: |
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versteh ich nicht 
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 15:51 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | versteh ich nicht :( |
Duncan offenbar auch nicht. Dabei steht alles in meinem Beitrag von heute, 14.39 Uhr. Lest Euch den nochmal ganz genau durch.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 15:57 Titel: |
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erstmal zu b)
gegeben habe ich:
D= 200N/m
g= 9,81 m/s^2
m=100g
gesucht ist:
s
aber woher habe ich h?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 16:02 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | aber woher habe ich h? |
Ist gegeben. Schau Dir die Skizze inder Aufgabenstellung an.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 16:07 Titel: |
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sorry!
Denkfehler!
klar! danke..
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 16:19 Titel: |
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b) 156 cm?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 16:43 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | b) 156 cm? |
Nein. Wie kommst Du darauf? Rechne mal vor.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 16:47 Titel: |
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komme mit dem Formeleditor nicht gut klar hoffe das es für dich so verständlich ist:
habe die Formel auf s umgeformt:
s= m * g * h/ D* 0,5 <-- das alles in einer Wurzel
einsetzen:
s= 100g * 9,81 m/s^2 * 0,25m/ 200 N/m * 0,5
s= 1,56 m
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 16:53 Titel: |
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Irgendwie scheinst Du mit den Einheiten auf Kriegsfuß zu stehen und auch mit dem Taschenrechner. Versuch's nochmal.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 17:06 Titel: |
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habe es nochmal versucht kommt das selbe raus..
ich muss ja auf Meter umrechnen weil ich N/m gegeben habe und 9,81m/s^2
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 17:11 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | ich muss ja auf Meter umrechnen weil ich N/m gegeben habe und 9,81m/s^2 |
Ja, mach das doch. Und denke daran, dass
und
Ich hab' Dir diese Hilfe bereits in einem Deiner anderen Threads gegeben. Nimm sie doch ruhig an.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 17:14 Titel: |
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okay..
s= 0,1kg * 9,81 m/s^2 * 0,25m/ 200 N/m * 0,5
s= 0,245 cm ?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 17:24 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | okay..
s= 0,1kg * 9,81 m/s^2 * 0,25m/ 200 N/m * 0,5
s= 0,245 cm ? |
Falsch. Wo ist denn die Wurzel geblieben? Das hättest Du kontrollieren können, wenn Du mit den Einheiten sorgsam umgegangen wärest. Denn nach Deiner Rechnung kommt s=24,5 cm² heraus. Und das ist eine Fläche, keine Strecke!
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 17:28 Titel: |
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habe vergessen die Wurzel zu ziehen.
komme dann auf 4,5 cm...
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 17:37 Titel: |
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Du bist zwar schon nahe dran, aber irgendwie scheint Dein TR nicht richtig zu funktionieren, oder Du schreibst falsch vom Display ab. Ein fast 10%-iger Fehler ist für diese Aufgabe jedenfalls nicht tolerabel.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 17:41 Titel: |
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was genau meinst du?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 17:52 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | was genau meinst du? |
Dass Dein Ergebnis fast 10% von der richtigen Lösung abweicht. Also rechne nochmal nach.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 17:58 Titel: |
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komme jetzt auf 4,952 cm
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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| gesundheitxd Verfasst am: 04. Nov 2015 19:08 Titel: |
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ist das Ergebnis richtig?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 19:09 Titel: |
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| gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | komme jetzt auf 4,952 cm |
Richtig.
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gesundheitxd
Anmeldungsdatum: 04.11.2015
Beiträge: 51
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Duncan
Gast
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| Duncan Verfasst am: 04. Nov 2015 19:50 Titel: |
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Und wo bleibt die Rotationsenergie ?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 04. Nov 2015 19:56 Titel: |
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| Duncan hat Folgendes geschrieben: | | Und wo bleibt die Rotationsenergie ? |
Die brauchst Du für Aufgabenteil b) nicht, weil die anfängliche Spannenergie vollständig in potentielle Energie umgewandelt wird. Die Rotationsenergie ist nur zu berücksichtigen, wenn die Kugel rollt. Das ist im Aufgabenteil c) und d) der Fall. Aber damit scheint sich gesundheitxd (noch) nicht beschäftigen zu wollen.
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Duncan
Gast
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| Duncan Verfasst am: 06. Nov 2015 09:39 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | gesundheitxd hat Folgendes geschrieben: | | versteh ich nicht |
Duncan offenbar auch nicht. |
Ich gebe ja zu, dass ich es nicht verstehe, hätte aber gehofft, dass mir hier jemand erklärt, wie man die Aufgabe ohne Kenntnis des Kugeldurchmessers lösen kann.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 06. Nov 2015 10:20 Titel: |
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| Duncan hat Folgendes geschrieben: | | Ich gebe ja zu, dass ich es nicht verstehe, hätte aber gehofft, dass mir hier jemand erklärt, wie man die Aufgabe ohne Kenntnis des Kugeldurchmessers lösen kann. |
Steht alles in meinem Beitrag vom 4. Nov. um 14:39 Uhr, auf den ich schon mehrfach hingewiesen habe. Was daran verstehst Du denn nicht? Versuch' doch wenigstens mal, die Schritte nachzuvollziehen, die ich zu c) geschrieben habe. Ganz entscheidend ist dabei die Rollbedingung (laut Aufgabenstellung soll die Kugel ja rollen)
die ich auch noch um 15:04 Uhr und um 15:43 extra und nicht ohne Grund erwähnt habe.
Also stelle bitte Deine konkreten Fragen, oder weise nach, dass ich falsch liege. Ich lerne gerne noch dazu.
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Duncan
Gast
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| Duncan Verfasst am: 06. Nov 2015 18:15 Titel: |
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@GvC,
Irgendwie war ich überzeugt, dass es nicht geht und habe gar nicht versucht, eine Lösung zu finden.
Nun endlich habe ich deinen Rat befolgt und die Rechnung probiert.
Gar nicht so schwer - der Kugelradius kürzt sich schön weg.
Mein Ergebnis
c) v1 = 1,87 m/s
d) v2 = 1,32 m/s
Danke für die Hinweise!
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bodo
Gast
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| bodo Verfasst am: 02. März 2016 15:53 Titel: |
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Hallo,
vielleicht antwortet mir hier ja noch jemand. 
Könntet ihr mir vielleicht mal erklären wie ich auf J und w² komme?
Ich stehe gerade irgendwie auf dem Schlauch...
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2016 16:18 Titel: |
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| bodo hat Folgendes geschrieben: | | Könntet ihr mir vielleicht mal erklären wie ich auf J und w² komme? |
Lies Dir meinen Beitrag vom 4. Nov. um 14:39 Uhr genau durch. Da steht alles drin. Wenn Du dazu konkrete Fragen hast, dann stelle sie.
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bodo
Gast
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| bodo Verfasst am: 03. März 2016 01:40 Titel: |
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Ich verstehe einfach nicht wie ich die Lösung ohne den Radius bekomme. Auch wenn die Kugel (50cm) rollt.. was genau bringt mir diese Aussage?
Duncan meinte man kann den Kugelradius kürzen, wie mache ich das?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 03. März 2016 02:04 Titel: |
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| bodo hat Folgendes geschrieben: | | Ich verstehe einfach nicht wie ich die Lösung ohne den Radius bekomme. |
Beachte die Rollbedingung
Im Übrigen gebe ich Dir den Rat, den ich auch Duncan gegeben habe, nämlich die Schritte, die ich zu c) geschrieben habe, einfach mal nachzuvollziehen.
| bodo hat Folgendes geschrieben: | | Duncan meinte man kann den Kugelradius kürzen, wie mache ich das? |
Da hat er Dich wohl auf eine falsche Fährte gelockt. Ich habe da gar nichts gekürzt, sondern nur die Rollbedingung
beachtet.
(Es wird ja wohl einen Grund haben, warum ich immer wieder auf der Rollbedingung rumreite. Ich weiß gar nicht, wie häufig schon, in diesem Beitrag jedenfalls schon zweimal.)
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bodo
Gast
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| bodo Verfasst am: 03. März 2016 13:53 Titel: |
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Es ist mir leider trotzdem noch ein Rätsel wie ich hier vorgehen muss da ich (glaube ich zmd.) keine Angaben zum Radius und Winkelgeschwindigkeit habe.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 03. März 2016 14:18 Titel: |
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| bodo hat Folgendes geschrieben: | | Es ist mir leider trotzdem noch ein Rätsel wie ich hier vorgehen muss ... |
Ich hab's Dir doch bereits gesagt: Gehe so vor, wie in meinem Beitrag vom 4. Nov. 2015 um 14:39 Uhr beschrieben. Warum versuchst Du's denn nicht wenigstens mal? Und wenn Du beim Nachvollziehen Schwierigkeiten hast, dann sage genau, an welcher Stelle das ist und stelle eine konkrete Frage dazu. Nur zu sagen "Ich weiß nicht, wie ich da vorgehen soll", obwohl ich die Vorgehensweise einmal vorgeführt und dann immer wieder darauf hingewiesen habe, zeugt von bodenloser Ignoranz und extremer Beratungsresistenz.
| bodo hat Folgendes geschrieben: | | ... da ich (glaube ich zmd.) keine Angaben zum Radius und Winkelgeschwindigkeit habe. |
Doch! Du weißt (bzw. ich habe das gefühlte tausend Male hier bereits gesagt), dass das Produkt der beiden unbekannten Größen gerade die gesuchte Größe ist. Und nur nach der ist gefragt.
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