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Energieerhaltung Looping
 
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MMchen60



Anmeldungsdatum: 31.01.2021
Beiträge: 207
Wohnort: Heilbronn
Beitrag MMchen60 Verfasst am: 20. Jan 2023 19:22    Titel: Energieerhaltung Looping Antworten mit Zitat
Hallo, liebe Forumsgemeinde,
ich habe Verständnisschwierigkeiten mit der Aufgabe im Anhang.
Aufgabenteil a) Es soll offensichtlich die Spannenergie der Feder in potentielle Energie so umgewandelt werden, dass das abgeschossene Teil im höchsten Punkt nicht herunterfällt. Gut, ich habe das rechnerisch nachvollzogen und komme da bevor ich Werte einsetze zu einer 4 unter der Wurzel.
Die Aufgabe stammt aus dem Übungsbuch Physik im Carl-Hanser-Verlag. Dort sind am Ende nur Ergebnisse angegeben, keine Lösungswege. Das Buch kommt dabei auf die Formel .
Wie kommen die auf die 5?
Dann zu b), was versteht der Autor der Aufgabe unter und ?
Vielen Dank für Antwort

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Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5852
Beitrag Myon Verfasst am: 20. Jan 2023 20:15    Titel: Antworten mit Zitat
Zu a): In Deiner Gleichung



hast Du vergessen, dass die Masse m am obersten Punkt auch eine kinetische Energie haben muss - so gross, dass die Gewichtskraft gerade der nötigen Zentripetalkraft für die Kreisbewegung entspricht (v^2/r=g).

Zu b): F1 und F0 sollen einfach die beiden Zwangskräfte sein (Normalkraft der Schiene auf die Masse) an den beschriebenen Punkten. Wobei F1 offenbar die Kraft ist gerade kurz nach dem Einlaufen in die Kreisbahn. Am Punkt, wo die Kreisbahn beginnt, hat die Kraft eine Unstetigkeitsstelle, d.h. sie springt von 0 auf die Kraft F1.
MMchen60



Anmeldungsdatum: 31.01.2021
Beiträge: 207
Wohnort: Heilbronn
Beitrag MMchen60 Verfasst am: 21. Jan 2023 09:25    Titel: Antworten mit Zitat
Myon hat Folgendes geschrieben:

Zu b): F1 und F0 sollen einfach die beiden Zwangskräfte sein (Normalkraft der Schiene auf die Masse) an den beschriebenen Punkten. Wobei F1 offenbar die Kraft ist gerade kurz nach dem Einlaufen in die Kreisbahn. Am Punkt, wo die Kreisbahn beginnt, hat die Kraft eine Unstetigkeitsstelle, d.h. sie springt von 0 auf die Kraft F1.


Hallo Myon vielen Dank, ja jetzt ist es mir klar. Doch noch eine Frage zu b). F0 mit m * g dann klar. Aber wie kommt man da auf F1 gemäß Lösung, siehe Anhang?

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Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5852
Beitrag Myon Verfasst am: 21. Jan 2023 10:03    Titel: Antworten mit Zitat
MMchen60 hat Folgendes geschrieben:
Aber wie kommt man da auf F1 gemäß Lösung, siehe Anhang?

Indem Du für einen Punkt gleich nach dem Einlaufen in die Kreisbahn die Bewegungsgleichung



aufstellst und nach F1 löst. Die Beschleunigung und die Kräfte wirken alle in vertikaler Richtung, und vu ist die Geschwindigkeit "unten". Übrigens habe ich oben falsch geschrieben, die Normalkraft ändert beim Einlaufen nicht von 0 auf F1, sondern von m*g auf F1.
MMchen60



Anmeldungsdatum: 31.01.2021
Beiträge: 207
Wohnort: Heilbronn
Beitrag MMchen60 Verfasst am: 24. Jan 2023 19:40    Titel: Antworten mit Zitat
Myon hat Folgendes geschrieben:

Indem Du für einen Punkt gleich nach dem Einlaufen in die Kreisbahn die Bewegungsgleichung



aufstellst und nach F1 löst. Die Beschleunigung und die Kräfte wirken alle in vertikaler Richtung, und vu ist die Geschwindigkeit "unten". Übrigens habe ich oben falsch geschrieben, die Normalkraft ändert beim Einlaufen nicht von 0 auf F1, sondern von m*g auf F1.


Hallo, danke, habe ich mal gemacht, komme aber auf nur 5 mg, siehe Anhang, in der Lösung steht aber 6mg. Habe ich was vergessen?

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Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5852
Beitrag Myon Verfasst am: 24. Jan 2023 20:37    Titel: Antworten mit Zitat
Mit den Bezeichnungen vu und vo für die Geschwindigkeiten oben und unten würde die 2. Gleichung lauten:



Für die Mindestgeschwindigkeit am höchsten Punkt gilt, vgl. weiter oben, vo^2/r=g. Aus der Energieerhaltung:



und damit

MMchen60



Anmeldungsdatum: 31.01.2021
Beiträge: 207
Wohnort: Heilbronn
Beitrag MMchen60 Verfasst am: 25. Jan 2023 09:56    Titel: Antworten mit Zitat
Myon hat Folgendes geschrieben:
Mit den Bezeichnungen

Möchte mich kurz nochmal melden und meinen Dank aussprechen.
VG M. Müller
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5852
Beitrag Myon Verfasst am: 25. Jan 2023 14:23    Titel: Antworten mit Zitat
Bitte gern geschehen. Und danke für den Dank, das ist nicht unbedingt üblich..;-)
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