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Rotations- und Translationgeschwindigkeit eines Rades
 
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gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 03. Feb 2016 10:17    Titel: Rotations- und Translationgeschwindigkeit eines Rades Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

eine Person fährt mit einem Fahhrad eine schiefe Ebene im Freilauf hinunter. Person+Fahrrad haben die Masse M und ein Rad alleine die Masse m, welches sich mit der Winkelgeschwindigkeit dreht.

Die Frage ist jetzt welche Geschwindigkeiten der Massepunkt A, B und C hat.

Erstmal theoretisch: A und B haben Translation- und Rotationgeschwindigkeit und der Massepunkt C hat nur Translationgeschwindigkeit.

Stimmt das so?

Gruß
Gralus



rad_rotation_translation.png
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rad_rotation_translation.png


Duncan
Gast





Beitrag Duncan Verfasst am: 03. Feb 2016 13:02    Titel: Antworten mit Zitat

Was heißt: ein Punkt hat eine Rotationsgeschwindigkeit ?
gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 03. Feb 2016 13:35    Titel: Antworten mit Zitat

Naja, der Punkt erfährt eine Rotationsgeschwindigkeit. Der Punkt "rast" mit der Geschw. da runter. Weiß nicht, wie ich es anders sagen soll.

Aber stimmt das, was ich da gesagt hab?
Duncan
Gast





Beitrag Duncan Verfasst am: 03. Feb 2016 20:31    Titel: Antworten mit Zitat

Punkte können eine (Momentan-)Geschwindigkeit haben (aber keine Rotationsgeschwindigkeit).
Die Geschwindigkeit des Punktes A ist doppelt so groß wie die Geschwindigkeit des Punktes C.
Die Geschwindigkeit des Punktes B ist 0.
gralus



Anmeldungsdatum: 20.10.2015
Beiträge: 79

Beitrag gralus Verfasst am: 03. Feb 2016 23:51    Titel: Antworten mit Zitat

Hm, aber z.B. Punkt A rotiert doch um die Achse, wenn das Rad rollt oder nicht?
Duncan
Gast





Beitrag Duncan Verfasst am: 04. Feb 2016 10:17    Titel: Antworten mit Zitat

Punkt A rotiert um Punkt B.
Huggy



Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785

Beitrag Huggy Verfasst am: 04. Feb 2016 11:53    Titel: Antworten mit Zitat

gralus hat Folgendes geschrieben:
Hm, aber z.B. Punkt A rotiert doch um die Achse, wenn das Rad rollt oder nicht?

Du kannst dir die Bewegung des Rades selbstverständlich zusammengesetzt denken aus einer reinen Translation mit der Geschwindigkeit und einer reinen Rotation um seinen Mittelpunkt C mit der Winkelgeschwindigkeit . Zu der reinen Rotation gehört dann eine Tangentialgeschwindigkeit der Punkte A und B von , wobei r der Radius des Rades ist. Dieses meinst du offenbar mit Rotationsgeschwindigkeit. Wenn das Rad rollt ohne zu Rutschen, erfordert die Rollbedingung . Die tatsächliche Geschwindigkeit der Punkte A und B ergibt sich nun durch vektorielle Addition von und . Da im Punkt A die beiden Teilgeschwindigkeiten in die gleiche Richtung zeigen, ergibt sich



Im Punkt B sind die Teilgeschwindigkeiten entgegengesetzt gerichtet, was zu



führt. Auf diesem Weg kommst du auch zu dem von Duncan schon genannten Ergebnis.


Zuletzt bearbeitet von Huggy am 04. Feb 2016 13:26, insgesamt einmal bearbeitet
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 04. Feb 2016 12:37    Titel: Antworten mit Zitat

Vielleicht sollte man noch anmerken, welches Bezugssystem gewählt wird: Zuschauer oder Radfahrer meinetwegen.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 04. Feb 2016 12:43    Titel: Antworten mit Zitat

Sinnvollerweise wählt mn den außenstehenden Beobachter als Bezugssystem. Dann kann man die Bewegung des Rades entweder als Translation von C plus Rotation um C auffassen oder nur als Rotation um B.
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