Walze mit Bremsstange

lala0000 · Anmeldungsdatum: 29.12.2020 Beiträge: 7

Meine Frage:
Hallo an alle!
Bei mir steht am Freitag eine Klausur an, und leider habe ich noch nicht ganz verstanden, wie ich am besten ein Kinematik Beispiel zum Drall- und Schwerpunktsatz, bei welcher eine Stange an einer Scheibe befestigt ist, angehen soll. Ein Beispiel hierzu:
https://ibb.co/0jMP1G9
(Hab leider nicht herausgefunden, wie man hier Bilder hochlädt, also hab ich dieses Online-Bildspeichermedium gewählt..)

Meine Ideen:
Meine Überlegungen hierzu: (Sry für die schlechte Quali beim Einscannen)
https://ibb.co/cchyQWB
Leider komm ich so nicht wirklich auf einen grünen Zweig, da mir vor allem unklar bleibt wie ich genau freischneiden soll/darf: Darf man die Stange auftrennen?

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5873

Als erstes wie immer Skizze erstellen und Kräfte einzeichnen.
Ich würde zuerst die Bewegungsgleichungen aufstellen separat für die Walze und die Stange. Es sollte ziemlich klar sein, dass gilt

Dabei ist F_H die horizontale Kraftkomponente, die zwischen Stange und Walze wirkt.

Die Reibungskraft ergibt sich, wenn man die Drehmomente auf die Stange betrachtet. Und hier liegt eine Schwierigkeit: betrachtet man die Drehmomente nicht bezüglich des Schwerpunkts der Stange, sondern z.B. bez. des linken Drehpunkts bei der Walzenachse, so wirkt, da man die Situation in einem beschleunigten System betrachtet, eine Trägheitskraft auf den Schwerpunkt der Stange, welche ebenfalls ein Drehmoment ausübt. Dies führt zu dem zusätzlichen Term in der Klammer auf der linken Seite der angegebenen Lösung.

Das Problem mit der Trägheitskraft fällt weg, wenn man die Drehmomente bezüglich des Schwerpunkts der Stange bestimmt. In diesem Fall übt auch die Kraft F_H ein Drehmoment aus (dies ist der Grund, weshalb ich die Bewegungsgleichungen zuerst für die Stange und die Walze separat aufstellen würde wie oben angegeben). Das Umformen wird so allerdings etwas aufwendiger als mit dem linken Drehpunkt als Bezugsachse für die Drehmomente, wo die Kraft F_H nicht benötigt wird und die Bewegungsgleichungen für m1 und m2 direkt addiert werden können.