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Die Gesamtenergie einer Fliege
 
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Gasterino
Gast





Beitrag Gasterino Verfasst am: 17. Sep 2018 16:09    Titel: Die Gesamtenergie einer Fliege Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,

ich habe ein Problem bei einer Fragestellung, die mich nicht in Ruhe lässt und ich leider keine Lösung dazu finde. Und zwar

Eine Fliege der Masse (m) sitzt auf dem Ende eines Minutenzeigers der Länge (l). Ab 8.15 Uhr bewegt sie sich mit einem konstanten Geschwindigkeitsbetrag |v| in Richtung der Drehachse.

Ich soll jetzt ein Gesamtenergie-Zeit-Diagramm für die Fliege skizzieren.

Meine Ideen:
Hier liegt mein Problem. Mein Ansatz: Da die Energie in einem geschloßenem System konstant ist, gehe ich davon aus, dass sie in diesem System auch ist. Da die kinetische Energie während des ganzen Weges gleich bleibt und die Fliege ja nicht beschleunigt wird, sprich die Gesamtkraft die auf sie wirkt null ist, gehe ich davon aus, dass es keine Potentielle Energie in diesem System gibt oder sie auch wie die Ekin konst. ist. Ich komme einfach nicht drauf, wie die Gesamtenergie der Fliege aufgebaut ist.

Ich würde mich über Lösungsvorschläge mit einer entsprechenden Erklärung freuen.

MFG
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5878
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 17. Sep 2018 18:34    Titel: Antworten mit Zitat

Sie hat kinetische Energie a)durch Translation und b) durch Rotation sowie bezogen auf z. Bsp. 6 Uhr c) potentielle Energie.

b) und c) hängen von vom Winkel des Zeigers ab, der aus der Uhrzeit abgeleitet werden kann.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5908

Beitrag Myon Verfasst am: 17. Sep 2018 21:31    Titel: Re: Die Gesamtenergie einer Fliege Antworten mit Zitat

Gasterino hat Folgendes geschrieben:
Mein Ansatz: Da die Energie in einem geschloßenem System konstant ist, gehe ich davon aus, dass sie in diesem System auch ist.

Die Fliege leistet auf ihrem Weg Richtung Zentrum Arbeit, die Energie bezieht sie aus Nahrung (chemische Energie). Auch die Uhrzeiger werden angetrieben über einen Motor. Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie der Fliege ist deshalb hier nicht konstant.

Zitat:
Da die kinetische Energie während des ganzen Weges gleich bleibt und die Fliege ja nicht beschleunigt wird...

Bleibt die kinetische Energie wirklich konstant? Beschleunigt wird die Fliege doch ebenfalls, selbst wenn sie sich auf dem Zeiger nicht bewegen würde (Kreisbewegung).

Du kannst die Geschwindigkeit in zwei Komponenten aufteilen:
-eine Tangentialkomponente , die von der Drehung des Uhrzeigers herrührt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des Zeigers ist und r der Abstand der Fliege vom Zentrum, gilt .
-eine Radialkomponente , die durch |v| vorgegeben ist.

Da die beiden Komponenten senkrecht aufeinander stehen, gilt für die gesamte Geschwindigkeit



Weil die Fliege nach innen wandert und r abnimmt, sollte klar sein, dass und damit die kinetische Energie nicht konstant ist.

Was die potentielle Energie betrifft: wenn die Uhr nicht in der horizontalen Ebene liegt, ändert auch diese im Laufe der Zeit. Zumindest im Groben solltest Du damit skizzieren können, wie die zeitliche Entwicklung der Gesamtenergie aussieht.
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5878
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 18. Sep 2018 09:41    Titel: Antworten mit Zitat

1. Kinetische Energie

a) Translation



b) Rotation

R_Z = Zeigerlänge
r_F = Radius an dem sich die Fliege bedfindet











2. Potentielle Energie

Uhr steht senkrecht

Bezugsebene 6:00 Uhr



3. Gesamtenergie

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