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Welche Arbeit leistet eine Kraft?
 
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xxx15



Anmeldungsdatum: 17.11.2021
Beiträge: 1

Beitrag xxx15 Verfasst am: 17. Nov 2021 00:06    Titel: Welche Arbeit leistet eine Kraft? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich möchte beschreiben welche Arbeit eine konstante Kraft F auf ein zu Beginn ruhendes Pendel ausübt. Wie beschreibe ich die Arbeit für die maximale Auslenkung des Pendels?

Meine Ideen:
Logischerweise ist die Arbeit positiv, da sie am System verrichtet wird.
Muss ich zur Beschreibung die kinetische und die potentielle Energie verwenden?
Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 595

Beitrag Qubit Verfasst am: 17. Nov 2021 02:57    Titel: Antworten mit Zitat

Da du nur eine konstante (konservative) Kraft F = -k betrachtest, gilt Energieerhaltung (für die mechanischen Energien):



Also für die Energieänderung:



Die Kraft erzeugt somit eine Beschleunigungs- / Bremsarbeit, sie ist:



Die Arbeit für eine beliebige Zustandsänderung ist also



(( und kann somit positiv, negativ oder NULL sein ))
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14636

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 08:46    Titel: Antworten mit Zitat

An der Argumentation stimmt m.M.n. etwas nicht.

Nach der Rechnung ist bei Auslenkung aus der Ruhelage entlang eines Weges der Länge S und Kraft parallel Weg



Wenn das Pendel am Ende der Auslenkungsphase in Ruhe wäre, dann würde gelten


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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



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Beiträge: 3760

Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 09:52    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Wenn das Pendel am Ende der Auslenkungsphase in Ruhe wäre, dann würde gelten



Nur wenn es auch am Anfang in Ruhe war und dann ist das auch richtig so.
sbru



Anmeldungsdatum: 06.11.2021
Beiträge: 8

Beitrag sbru Verfasst am: 17. Nov 2021 10:41    Titel: Antworten mit Zitat

Das Pendel befindet sich zu Beginn in Ruhe, das ist richtig.

Warum kann ich die Kraft mit F = -k beschreiben?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 3760

Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 11:50    Titel: Antworten mit Zitat

sbru hat Folgendes geschrieben:
Warum kann ich die Kraft mit F = -k beschreiben?


Weil die Kraft konstant sein soll.

Um den Beitrag von Qubit zu verstehen, musst Du übrigens beachten, dass in seiner Rechnung außer F = -k keine weitere Kraft auf das Pendel wirkt. Wenn es Dir z.B. um den Fall geht, dass das Pendel im Gravitationsfeld hängt und Deine konstante Kraft F zusätzlich zur Gewichtskraft wirkt, dann entspricht die Kraft in Qubits Rechung der Summe aus Gewichtskraft und F.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14636

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 13:10    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Wenn das Pendel am Ende der Auslenkungsphase in Ruhe wäre, dann würde gelten



Nur wenn es auch am Anfang in Ruhe war und dann ist das auch richtig so.

Nein, es ist falsch.

Anstelle von ...
xxx15 hat Folgendes geschrieben:
...welche Arbeit eine konstante Kraft F auf ein zu Beginn ruhendes Pendel ausübt

ein einfacheres Beispiel:

Wenn ich einen Körper der Masse m aus der Ruhelage im Gravitationsfeld um eine Strecke h und dort wiederum mit Geschwindigkeit Null hochhebe, dann verrichte ich bzw. die wirkende Kraft F an dem Körper die Arbeit



trotz v(0) = v(h) = 0 - nicht wie oben beschrieben



Wenn das Gravitationsfeld an diesem Körper Arbeit verrichtet, indem er aus der Ruhelage in der Höhe wieder herunterfällt, dann lautet diese



xxx15 hat Folgendes geschrieben:
Ich möchte beschreiben welche Arbeit eine konstante Kraft F auf ein zu Beginn ruhendes Pendel ausübt. Wie beschreibe ich die Arbeit für die maximale Auslenkung des Pendels?

Wenn das Pendel bei der maximalen Auslenkung wiederum die Höhe h erreicht hat und dort in Ruhe ist, dann lautete die verrichtet Arbeit wiederzum



Da die Kraft konservativ ist, ist der Weg zwischen Anfangs- und Endpunkt irrelevant, insbs. ist es also egal, dass es sich um ein Pendel handelt.

Die allgemeine Formel für einen beliebigen Weg C in einem konservativen Kraftfeld F folgt aus dem Linienintegral



Anmerkung: Die Hubarbeit ist dabei eine theoretische Größe; sie wird so definiert, dass die wirkende Kraft die Schwerkraft so überwindet, dass der Körper zu jedem Zeitpunkt exakt in Ruhe ist (!) und ihm keine zusätzliche kinetische Energie zugeführt wird.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 17. Nov 2021 13:38, insgesamt einmal bearbeitet
DrStupid



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Beiträge: 3760

Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 13:37    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich einen Körper der Masse m aus der Ruhelage im Gravitationsfeld um eine Strecke h und dort wiederum mit Geschwindigkeit Null hochhebe, dann verrichte ich bzw. die wirkende Kraft F an dem Körper die Arbeit


Siehe dazu meine obige Antwort an sbru. In der Rechnung von Qubit wirkt die Kraft F nicht zusätzlich zur Gewichtskraft, sondern es ist die Summe aller Kräfte - einschließlich der Gewichtskraft.
TomS
Moderator


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Beiträge: 14636

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 13:40    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich einen Körper der Masse m aus der Ruhelage im Gravitationsfeld um eine Strecke h und dort wiederum mit Geschwindigkeit Null hochhebe, dann verrichte ich bzw. die wirkende Kraft F an dem Körper die Arbeit


Siehe dazu meine obige Antwort an sbru. In der Rechnung von Qubit wirkt die Kraft F nicht zusätzlich zur Gewichtskraft, sondern es ist die Summe aller Kräfte - einschließlich der Gewichtskraft.

Gefragt ist nach der Arbeit, die man verrichten muss, um den Körper anzuheben. Das Ergebnis Arbeit = Null, weil die Geschwindigkeit verschwindet, ist also falsch.

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DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 3760

Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 13:55    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Gefragt ist nach der Arbeit, die man verrichten muss, um den Körper anzuheben.


Da steht nichts von "anheben". Es wird nur gesagt, dass eine Kraft auf das Pendel wirkt. Wenn es sich dabei z.B. um die Gravitationskraft handelt und das Pendel aus der Ruhe startet, dann kann es gar nicht angehoben werden. Wo soll die Energie herkommen? Es schwingt einfach durch die Ruhelage, bis es auf der anderen Seite auf der gleichen Höhe zum Stillstand kommt. Die geleistete Arbeit ist dann Null.
TomS
Moderator


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Beiträge: 14636

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 14:58    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Da steht nichts von "anheben".

Da steht
Zitat:
Wie beschreibe ich die Arbeit für die maximale Auslenkung des Pendels?

Entweder ist es bereits ausgelenkt oder es wird ausgelenkt - letzteres z.B. durch eine Kraft d.h. die Verrichtung von Arbeit.

Und weil dies eben eine zulässige Betrachtung ist, schreibe ich oben, dass dafür die Formeln nicht stimmen, insoweit sie ausschließlich mittels kinetischer Energie argumentieren.

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Wo soll die Energie herkommen?

Aus einer externen Kraft.

Man kann die Frage jedenfalls so und so lesen, daher sollte man nicht den Eindruck erwecken, dass eine allgemeingültige Antwort gegeben wird, wenn sie eben nur in einem bestimmten Fall gilt.

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Qubit



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Beitrag Qubit Verfasst am: 17. Nov 2021 15:29    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Man kann die Frage jedenfalls so und so lesen, daher sollte man nicht den Eindruck erwecken, dass eine allgemeingültige Antwort gegeben wird, wenn sie eben nur in einem bestimmten Fall gilt.


Meine Voraussetzung (entsprechend meinem Verständnis der Aufgabe) ist, dass es eine konservative konstante Kraft gibt. Mehr setze ich eigentlich nicht voraus.

Dann gilt (mechanische) Energieerhaltung und
.

Unter dieser Voraussetzung kann man die Lageenergie des Pendels nicht ändern, ohne die Bewegungsenergie zu ändern und vice versa.

Allerdings kann man die angenommene Kraft F=-k in eine Summe von Gewichtskraft und Hubkraft zerlegen, sodass F=G+H=0 -> H=-G (Die Arbeit von gesamt F ist NULL).
-G ist konstant und kann wiederum als F=-k berechnet werden.
as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 17. Nov 2021 15:46    Titel: Antworten mit Zitat

Ich verstehe noch nicht mal, ob es sich um ein Fadenpendel, Federpendel oder sonst ein Pendel handelt. Hab ich da was überlesen?

Gruß
Marco
DrStupid



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Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 16:01    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Und weil dies eben eine zulässige Betrachtung ist, schreibe ich oben, dass dafür die Formeln nicht stimmen, insoweit sie ausschließlich mittels kinetischer Energie argumentieren.


Aber Qubits Betrachtung ist auch zulässig. Ich habe die Frage zunächst auch so interpretiert wie Du und deshalb etwas gestutzt, als ich seine Rechnung gesehen habe. Aber wenn man die Voraussetzung einer konstanten Kraft, die an dem Pendel Arbeit verrichtet, wörtlich nimmt, dann ist seine Rechnung und die dazugehörige Schlussfolgerung vollkommen korrekt.
Qubit



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Beiträge: 595

Beitrag Qubit Verfasst am: 17. Nov 2021 16:19    Titel: Antworten mit Zitat

as_string hat Folgendes geschrieben:
Ich verstehe noch nicht mal, ob es sich um ein Fadenpendel, Federpendel oder sonst ein Pendel handelt. Hab ich da was überlesen?

Gruß
Marco


Es kommt hier gar nicht auf die Pendelbahn an, sondern nur auf die konservative Kraft F=-k und zwei Lagen im Raum:

gegebene Kraft:


gegebene 2 Lagen im Raum:


Dann ist die Arbeit der Kraft für Zustandsänderung r1 -> r2:
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 16:29    Titel: Antworten mit Zitat

Das musst du mir erklären, das verstehe ich nicht.

Ich formuliere das mal für eine einfache Masse um: Wenn man die Voraussetzung einer konstanten Kraft F [die gegen die Gravitationskraft an der Masse m Arbeit verrichtet], wörtlich nimmt, dann ist die Rechnung und die dazugehörige Schlussfolgerung [der verschwindenden Arbeit] vollkommen korrekt.

Ich habe eine Masse m unter dem Einfluss der Gravitation sowie einer externen Kraft, so dass ich die Masse aus der Ruhelage auf eine Höhe h in die Ruhelage hochebe und dabei die Arbeit W = mgh verrichte.

Dies entspricht der Differenz der potentiellen Energie. Die Differenz der kinetischen Energie ist in diesem Fall jedoch Null; deswegen könne beiden nicht gleich sein.

Das verhält sich anders, wenn nicht ich die Masse hochhebe, sondern wenn das Gravitationsfeld an der Masse Arbeit verrichtet; in diesem Fall stimmt die Rechnung über die kinetische Energie.

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sbru



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Beitrag sbru Verfasst am: 17. Nov 2021 16:36    Titel: Antworten mit Zitat

Es ist ein Fadenpendel, das sich zunächst in Ruhe befindet und dann von einer seitlich wirkenden konstanten Kraft ausgelenkt wird
Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
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Beitrag Qubit Verfasst am: 17. Nov 2021 18:01    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Ich habe eine Masse m unter dem Einfluss der Gravitation sowie einer externen Kraft, so dass ich die Masse aus der Ruhelage auf eine Höhe h in die Ruhelage hochebe und dabei die Arbeit W = mgh verrichte.

Dies entspricht der Differenz der potentiellen Energie. Die Differenz der kinetischen Energie ist in diesem Fall jedoch Null; deswegen könne beiden nicht gleich sein.


Wichtig ist, dass unter der Voraussetzung einer konstanten konservativen Kraft die Energieerhaltung (mechanischer Energien) gelten muss.
Eine Zustandsänderung (z=0,v=0) -> (z=h,v=0) ist da nicht möglich.
Möglich wäre (im Graviatationsfeld g): (z=0,v=sqrt(2*g*h)) -> (z=h,v=0)

Aber offensichtlich geht es wohl gar nicht um eine solche konstante Kraft, sondern tatsächlich um eine externe Kraft, die gegen die Gravitationskraft die potentielle Energie des Pendels ändert. Die potentielle Energieänderung ist dann zwar richtig mgh, allerdings lässt sich dann wenig generell über die Arbeit der externen Kraft sagen, ausser W >= mgh.
sbru



Anmeldungsdatum: 06.11.2021
Beiträge: 8

Beitrag sbru Verfasst am: 17. Nov 2021 18:13    Titel: Antworten mit Zitat

Danke bis hierher!

Es geht ja darum, die Arbeit an der Kugel zu beschreiben, wenn sie ihre maximale (!) Höhe erreicht. Lässt sich eine zusätzliche Aussage treffen?
as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 17. Nov 2021 18:35    Titel: Antworten mit Zitat

Qubit hat Folgendes geschrieben:
as_string hat Folgendes geschrieben:
Ich verstehe noch nicht mal, ob es sich um ein Fadenpendel, Federpendel oder sonst ein Pendel handelt. Hab ich da was überlesen?

Gruß
Marco


Es kommt hier gar nicht auf die Pendelbahn an, sondern nur auf die konservative Kraft F=-k und zwei Lagen im Raum:


Aber dann wäre es ja kein Pendel, dann würde ja nur eine konstante Kraft wirken, wie soll da was pendeln? Es muss ja irgendwie eine rücktreibende Kraft sein, oder was übersehe ich da?
Ich bin verwirrt...

Gruß
Marco
as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 17. Nov 2021 18:36    Titel: Antworten mit Zitat

sbru hat Folgendes geschrieben:
Es ist ein Fadenpendel, das sich zunächst in Ruhe befindet und dann von einer seitlich wirkenden konstanten Kraft ausgelenkt wird

Ja, das ist ja was ganz anderes... Könnte man nicht gleich den Original-Aufgabentext posten oder ähnliches? Dann müssten nicht alle unnötig rumrätseln, was denn überhaupt Sache ist.

Gruß
Marco
as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 17. Nov 2021 18:39    Titel: Antworten mit Zitat

Qubit hat Folgendes geschrieben:
Wichtig ist, dass unter der Voraussetzung einer konstanten konservativen Kraft

Ich verstehe auch nicht recht, warum Du immer "konservativ" so hervor hebst. Wenn die Kraft konstant ist, dann ist das Kraftfeld ja definitiv nicht zeitabhängig und wenn es an jedem Ort im Raum denselben Kraftvektor hat, dann auch rotationsfrei. Ist es damit nicht automatisch auch konservativ?

Gruß
Marco
as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 17. Nov 2021 18:42    Titel: Antworten mit Zitat

sbru hat Folgendes geschrieben:
Danke bis hierher!

Es geht ja darum, die Arbeit an der Kugel zu beschreiben, wenn sie ihre maximale (!) Höhe erreicht. Lässt sich eine zusätzliche Aussage treffen?


Geht es um einen statischen Fall? Dann kannst Du die Auslenkung ja ganz einfach ausrechnen mit einem Kräfte-Parallelogramm. Aus der Auslenkung kannst Du dann auch die Höhe ausrechnen, um den die Masse gegen die Schwerkraft angehoben wurde. Die seitlich wirkende Kraft muss also gerade so viel Arbeit verrichtet haben, wie die Masse an Lageenergie im Schwerefeld gewonnen hat.

Gruß
Marco
DrStupid



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Beiträge: 3760

Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 18:44    Titel: Antworten mit Zitat

as_string hat Folgendes geschrieben:
Es muss ja irgendwie eine rücktreibende Kraft sein, oder was übersehe ich da?


Anstelle der rücktreibenden Kraft kann man eine passende Zwangsbedingung vorgegeben - z.B. dass der Abstand der Masse von irgend einem Punkt konstant bleiben soll.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 20:28    Titel: Antworten mit Zitat

sbru hat Folgendes geschrieben:
Es geht ja darum, die Arbeit an der Kugel zu beschreiben, wenn sie ihre maximale (!) Höhe erreicht. Lässt sich eine zusätzliche Aussage treffen?

Ich habe oben m.E. alles Wichtige dazu geschrieben.

sbru hat Folgendes geschrieben:
Es ist ein Fadenpendel, das sich zunächst in Ruhe befindet und dann von einer seitlich wirkenden konstanten Kraft ausgelenkt wird

Ob Fadenpendel oder sonst was ist im Gravitationsfeld egal. Um einen Körper der Masse m gegen eine entlang des Weges konstante und außerdem konservative Kraft um eine Strecke s zu bewegen, ist eine Arbeit W = Fs notwendig. Der genau Weg - u.a. auch entlang eines Kreisbogens - ist irrelevant, da die Kraft konservativ ist und da nur die Komponente F parallel zur Bewegungsrichtung beiträgt. Die exakte Formel habe ich oben angegeben.

Der Ansatz von Qubit über die kinetische Energie ist irrelevant und zumindest irreführend - sorry. Und eine Zwangskraft muss man für die Berechnung der Arbeit ebenfalls nicht betrachten.

Trotzdem wäre die exakte Aufgabenstellung und eine Skizze hilfreich; evtl. liegt ja doch ein großes Missverständnis vor.

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Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 595

Beitrag Qubit Verfasst am: 17. Nov 2021 22:17    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Der Ansatz von Qubit über die kinetische Energie ist irrelevant und zumindest irreführend - sorry. Und eine Zwangskraft muss man für die Berechnung der Arbeit ebenfalls nicht betrachten.


M.E. ist da überhaupt nichts "irreführendes" oder "verwirrendes", man muss nur die Konzepte klar trennnen.
Der Fragesteller hat nach der Arbeit einer Kraft gefragt und diese als konstant angenommen.
Meine Betrachtung ist dann unter Annahme einer konservativen Kraft erfolgt, es gilt der mechanische Energiesatz, die Änderung der kinetischen Energie ist entgegengesetzt gleich der Änderung der potentiellen Energie. Es handelt sich um ein energetisch abgeschlossenes System.

Du betrachtest ein offenes System, eine externe Kraft "pumpt" Energie in das System.
Wenn du zB. die potentielle Energie einer 1kg Masse durch Hochheben auf 1m Höhe um ca. 10J erhöhen willst, muss du mit der Muskelkraft eine Arbeit von 10J erbringen. Aber das ist nicht notwendig die Gesamtarbeit, deine Muskelkraft ist keine konservative Kraft, sie erzeugt zB. Wärme, die effektive Arbeit deiner Muskelkraft ist somit i.a. höher als 10J (als die Erhöhung der potentiellen Energie der Masse).
Daher kann man dann i.a. auch nur sagen, dass eine externe Kraft mindestens die potentielle Energie an Arbeit erbringen muss.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 17. Nov 2021 23:01    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, es ist ganz einfach.

Der Fragesteller hat nach der Arbeit einer Kraft gefragt. Dein Ergebnis für die diskutierte Fragestellung liefert Null, und das ist sicher nicht die Antwort, die erwartet wird.

Die Schlussfolgerung, einen Stein im Gravitationsfeld um einen Meter anzuheben bedarf keiner Arbeit ist ... nun ja ... zumindest sinnlos.


Dann schreibst du "meine Voraussetzung (entsprechend meinem Verständnis der Aufgabe) ist, dass es eine konservative konstante Kraft gibt. Mehr setze ich eigentlich nicht voraus. Dann gilt (mechanische) Energieerhaltung und Delta E-kin = -Delta E-Pot. Unter dieser Voraussetzung kann man die Lageenergie des Pendels nicht ändern, ohne die Bewegungsenergie zu ändern."

Das ist gleichbedeutend damit, dass du das System so definierst, dass das, was in der Aufgabe gefordert ist, nicht geschehen kann.

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Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
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Beitrag Qubit Verfasst am: 18. Nov 2021 01:06    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ja, es ist ganz einfach.

Der Fragesteller hat nach der Arbeit einer Kraft gefragt. Dein Ergebnis für die diskutierte Fragestellung liefert Null, und das ist sicher nicht die Antwort, die erwartet wird.


Nein, das stimmt doch gar nicht.
Meine Betrachtungen gelten doch für beliebige Zustandsänderungen.
Der Fragesteller möchte zB. die Arbeit für potentielle Energieänderung (r1=0,v1) -> (r2=r'0,v2=0) wissen , wobei r'0=r0 die maximale Auslenkung sei:





Nun ist:



Also:



Die gesuchte Arbeit ist also:



Die Änderung der potentiellen Energie ist somit



Betrachte man jetzt in einem "pendelfesten" x-z-Koordinatensystem die Auslenkung für die Gravitationskraft


so ist die potentielle Energieänderung



Dreht man das Pendel in dieser Ebene um den Winkel , so erhält man:



Also für die potentielle Energieänderung mit gleichem r_0 wie vorher:



(( v1 ist entsprechend

))
Gastantwortet
Gast





Beitrag Gastantwortet Verfasst am: 18. Nov 2021 05:34    Titel: Antworten mit Zitat

sbru hat Folgendes geschrieben:
Es ist ein Fadenpendel, das sich zunächst in Ruhe befindet und dann von einer seitlich wirkenden konstanten Kraft ausgelenkt wird


was heißt denn "seitlich wirkend"?
Die Kraft ist horizontal?
Falls ja, dann solltest Du IMO für diese Kraft und die Gewichtskraft des Pendels die an der Pendelmasse angreifende Kraft in eine Komponente längs des Fadens und eine senkrecht dazu aufteilen und die senkrechten Komponenten in Abhängigkeit des Auslenkungswinkels ausdrücken.
Die senkrechte Komponente der auslenkenden Kraft ist am Anfang gleich der auslenkenden Kraft und nimmt mit wachsendem Winkel ab.
Die senkrechte Komponente der Gewichtskraft ist am Anfang 0 und nimmt mit wachsendem Winkel zu.
Wenn beide Komponenten gleich sind, ist die maximale Auslenkung erreicht und die geleistete Arbeit entspricht der Potentiellen Energie bei dieser Auslenkung.
Du kannst natürlich auch noch die Winkelabhängige Senkrechte Komponente der auslenkenden Kraft über den Auslenkungsweg integrieren.

Falls etwas anderes gemeint ist, solltest Du die Originalaufgabenstellung posten.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 18. Nov 2021 06:41    Titel: Antworten mit Zitat

Qubit hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Ja, es ist ganz einfach.

Der Fragesteller hat nach der Arbeit einer Kraft gefragt. Dein Ergebnis für die diskutierte Fragestellung liefert Null, und das ist sicher nicht die Antwort, die erwartet wird.

Nein, das stimmt doch gar nicht.

Doch, es stimmt, denn wegen
Qubit hat Folgendes geschrieben:
Die gesuchte Arbeit ist also


liefert das Anheben eines Körper im Gravitationsfeld um die Höhe h von der Ruhelage in die Ruhelage die selbe Geschwindigkeit v = 0. Daher ist dieser Term und somit die entsprechende Arbeit W = 0. Und das ist bekanntermaßen falsch, die Arbeit lautet W = mgh > 0, was andere Terme deiner Formel auch korrekt reproduzieren. D.h. deine Überlegung zur Verknüpfung der Arbeit mit der kinetischen Energie liefert eine Inkonsistenz.

Eine denkbare Alternative wäre, dass du schlussfolgerst, dieser Prozess sei verboten ist. Das wäre jedoch sicher zumindest sinnlos.

Die Arbeit W = mgh > 0 muss dem Körper natürlich zugeführt werden bzw. wird an ihm verrichtet, d.h. seine Energie alleine ist nicht erhalten; das ist das Wesen eines Prozesses, bei dem ich an einem Körper Arbeit verrichte, ihm also einen Teil meiner Energie als Arbeit zuführe.

Du hast dich da offenbar in etwas verrannt.

Also nochmal:



wobei F die parallel zum Wegelement dS wirkende Kraft bezeichnet und das „i.A.“ besagt, dass im Allgemeinen und insbesondere auch im hier diskutierten Fall des Anhebens eines Körpers im Gravitationsfeld keine Gleichheit vorliegt.

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