Kugel an rotierendem Stab

Ah_Physik · Anmeldungsdatum: 21.08.2019 Beiträge: 1

Meine Frage:
Es geht um folgende Aufgabe:

Die Abbildung zeigt eine Kugel mit einer Masse von 1,34 kg, die mit zwei masselosen Seilen an einem vertikalen, rotierenden Stab befestigt ist. Die Seile sind gestrafft und fest an dem Stab verknotet. Die Zugspannung im oberen Seil beträgt 35 N.

|\ f1 f1=35N f2=8,7N die höhe hab ich auch schon gerechnet:h=1,472m
|/ f2 Fg= 13,15N
| h=r
^^
Das hier soll die Zeichnung sein alle seiten des Dreiecks sind 1,7m die winkel alle 60°

----Die Frage---
Wie groß ist die Winkelgeschwindigkeit der Kugel und die Bahngeschwindigkeit?d)Wie groß ist die auf die Kugel wirkende Gesamtkraft im rotierenden Bezugssystem der Kugel und im äußeren Inertialsystem?

Meine Ideen:
Also ich weiß das ich Fzp= m * omega² * h brauche. Das was hier nun nicht heraus bekomme ist Fzp

Ich verstehe hier nicht wie die Kräfte wirken sollen

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5867 Wohnort: jwd

Wo ist die Zeichnung?

Ah_Physik1 · Gast

|\
| \F1
| /
|/F2
|

So ca. soll das aussehen und an der spitze des dreieks ist das gewicht dran
Die Stange rotiert und dadurch ensteht dieses dreieck

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5873

Die Seilkraft des unteren Seils hast Du ja schon berechnet, F2=8.7N. Wenn Du das geschafft hast, solltest Du auch die gesamte radial nach innen wirkende Kraftkomponente der beiden Seile bestimmen können. Diese Kraft muss im Inertialsystem gleich der Zentripetalkraft

sein, die für eine Kreisbewegung mit Kreisfrequenz

und Radius h nötig ist.

In beiden Systemen muss für die Gesamtkraft gelten

wobei a die Beschleunigung im jeweiligen System ist. Im rotierenden Bezugssystem ist die Masse in Ruhe, somit gilt dort a=0. Damit sich die Kräfte zu null addieren, muss in diesem beschleunigten System eine Scheinkraft, die Zentrifugalkraft, eingeführt werden.

PhysikLover069 · Gast

Wie kommt man auf die 8,7N?

roycy · Anmeldungsdatum: 05.05.2021 Beiträge: 961

Unnötiges Vollzitat aus Übersichtlichkeitsgründen gelöscht. Steffen

Mache dir mal eine Skizze.
So könnte es aussehen:

Korrektur Schreibfehler: Fz = m*r*omega²

PhysikLover069 · Gast

Unnötiges Vollzitat aus Übersichtlichkeitsgründen gelöscht. Steffen

Hallo, vielen Dank erstmal!

Irgendwie werde ich aber nicht ganz schlau draus, wie man auf Fz kommt, da ich Fz und Omega als Unbekannte habe. Ebenfalls wie komme ich dann von Fz auf die 8,7N. Irgendwie sehe ich den Zusammenhang nicht ganz, trotz Skizze. Stehe auf'n Schlauch, sorry

PhysikLover069 · Gast

Unnötiges Vollzitat aus Übersichtlichkeitsgründen gelöscht. Steffen

Habe es nun doch herausgefunden. Aber welche Kräfte wirken denn nun alle auf die Kugel?

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5873

Auf die Kugel wirken die beiden Seilkräfte und die Gewichtskraft. Die resultierende Kraft, also die Summe aus Seilkräften und Gewichtskraft, muss gleich der radial nach innen wirkenden Zentripetalkraft

sein. Diese resultierende Kraft muss auf die Kugel wirken, damit sie sich gleichförmig auf einer Kreisbahn mit Radius r und Winkelgeschwindigkeit

bewegt.

roycy · Anmeldungsdatum: 05.05.2021 Beiträge: 961

Unnötiges Vollzitat aus Übersichtlichkeitsgründen gelöscht. Steffen

PhysikLover069 · Gast

Unnötiges Vollzitat aus Übersichtlichkeitsgründen gelöscht. Steffen

Danke für die Mühe! Das leuchtet ein. Eine kleine letzte Frage noch: Wirkt also die Kraft nach unten rechts? Bzw nach Außen richtung Boden? Oder doch Richtung Stange und Boden? Da wir doch eigentlich die Zentripetalkraft haben und die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft ist. Oder wo liegt mein Denkfehler? Danke

roycy · Anmeldungsdatum: 05.05.2021 Beiträge: 961

Unnötiges Vollzitat aus Übersichtlichkeitsgründen gelöscht. Steffen

Die Res. wirkt so wie eingezeichnet nach "unten rechts".

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5873

roycy betrachtet die Situation offenbar in einem mit der Kugel mitrotierenden Bezugssystem (falls ich die Skizze richtig verstanden habe). Hier tritt eine Zentrifugalkraft auf, und zusammen mit dieser ist die Kugel im Kräftegleichgewicht. Also wirkt keine resultierende Kraft auf die Kugel.

In einem Inertialsystem muss die vektorielle Summe aus den beiden Seilkräften und der Gewichtskraft eine horizontale, radial nach innen zeigende resultierende Kraft ergeben, eben die für die Kreisbewegung nötige Zentripetalkraft (zur Kontrolle: es ergibt sich etwa F_ges=30.9N).