Auftrieb Floß

Elisa22 · Anmeldungsdatum: 05.07.2022 Beiträge: 1

Meine Frage:
Eine Matratze wiegt 4kg, es ist 1meter lang, 70cm breit, 15cm dick. Die M. liegt in Ruhe auf Wasser =Dichte 1,0g/cm3. Ein Freund (70kg) springt mit einer Geschwindigkeit von 15km/h auf M.
A) Kann die M. mit dem Freund drauf schwimmen? Berechne Kräfte
b) Wie schnell bewegt sich der Freund und M. zusammen nachdem Aufkommen?
c) Der FReund muss sich nach dem Aufkommen an der M. festhalten. Wie groß ist die verlorene Reibungsenergie (Hinweis: Energie vorm Sprung und Energie mit FReund und Floß ...die differenz ist dann...

Meine Ideen:
A) Formel auftribeskraft F= dichte* V* g
b)Epot berechenen? aber keine Höhe gegeben...
C) Keine Ahnung leider!

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6115 Wohnort: jwd

zu A)

Gewichtskraft = Auftriebskraft

Schwimmbedingung

d = Dicke der Matratze

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

Zu b): Impulserhaltung verwenden. Der Impuls der Person unmittelbar vor dem Auftreffen muss gleich dem Impuls von Matratze und Person unmittelbar nach dem Auftrefen sein. Dabei soll wahrscheinlich von einem sehr kurzen Kraftstoss ausgegangen werden, während dem die übrigen Kräfte vernachlässigbar sind.

Zu c): Die Person hält sich an der Matratze fest, d.h. es handelt sich um einen inelastischen Stoss. Vergleiche die kin. Energie der Person vor dem Auftreffen mit der kin. Energie von Matratze und Person unmittelbar nach dem Auftreffen. Dabei die in b) berechnete Geschwindigkeit verwenden.

PS: Ich nehme an, dass die Aufgabe b) wie oben angegeben über die Impulserhaltung gelöst werden soll. Allerdings ist das unrealistisch, da die Matratze zwar eine geringe Masse hat, aber dennoch träge reagieren wird. Beim Springen auf die grossflächige Matratze wird eine Druckwelle im Wasser ausgelöst.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6115 Wohnort: jwd

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

Mit den "weiteren Kräften" meinte ich die Auftriebskraft und die Gewichtskräfte, dass also während des Kraftstosses nur die Berührungskräfte relevant sind und deshalb Impulserhaltung gilt.
Ich finde aber, dass dies ein schlechtes Beispiel ist für das Modell eines inelastischen Stosses, da es unrealistisch ist, die Rolle des Wassers einfach zu vernachlässigen.

Wie hast Du die 1000N berechnet? Dazu muss man ja eine Annahme über die Dauer des Kraftstosses machen.

Dass die Matratze untertauchen kann nach dem Aufspringen, ist ja kein Widerspruch zur Impulserhaltung. So wie ich die Aufgabe verstanden habe, geht es nur um die Zeit unmittelbar nachdem die Person auf die Matratze aufgesprungen ist.