Stein im Reifenprofil

Gast der Stunde · Gast

Meine Frage:
Hallo

Ich bin seit heute morgen an dieser Aufgabe und weiß nicht mehr weiter...

Ein Auto fährt mit v= 36,1 m/s über Autobahn und dabei klemmt ein Stein (m=1,2g) außen im Profil des Reifens.
Durchmesse des Reifens: d =54,3cm => r= 0,2715m

1. Berechnen sie die Kraft mit der der stein nach außen gezogen wird.
2. Berechnen Sie die Rotationsenergie des Steins
3. Wie hoch kommt der Stein, wenn er senkrecht von dem Reifen nach oben fliegt (vernachlässigen Sie Luftwiderstand und Reibung).

Meine Ideen:
ich gehe mal davon aus das bei 1. F= 5,76N raus kommt und bei 2. Erot= 0,78 J

allerdings komme ich einfach bei 3 nicht weiter...
Ich habe nicht viel im internet bzw. bei Google gefunden...

hat das was mit dem Bahnwiderstand vielleicht zutun? Ich weiß einfach nicht wie ich die Höhe bestimmen soll...

Bitte um eine Formel oder Lösungsweg...

Vielen lieben Dank

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1213

Hallo,

wenn der Stein sich plötzlich vom Reifen löst und horizontal nach oben fliegt, dann gilt doch die Energieerhaltung. Die Rotationsenergie wird am höchsten Punkt komplett in potenzielle Energie umgewandelt.

Gruß

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1213

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5796 Wohnort: Heidelberg

Die Frage ist, ob man zu der so berechneten Höhe nicht noch einmal den Radradius dazu addieren muss.
Ersteinmal ist wohl mit senkrecht/vertikal nach oben eine Betrachtungsweise im mit dem Fahrzeug mitgeführten Bezugssystem gemeint. Dazu müsste er sich dann genau in dem Moment lösen, indem er sich (in diesem Bezugssystem) gerade direkt nach oben bewegt, also wenn er am hinteren Ende des Rades in der Aufwärtsbewegung ist.
In dieser Position hat er aber schon eine Höhe entsprechend dem Rad-Radius aber trotzdem noch die volle kinetische Energie entsprechend seiner aktuellen Bewegung auf dem Rad.

Gruß
Marco

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1213