Seifenkisten Geschwindigkeit ausrechnen

Krafti · Anmeldungsdatum: 15.05.2024 Beiträge: 1

Meine Frage:
Das ist eine Aufgabe der BLF Physik, die ich nicht verstehe: Bei einem Seifenkistenrennen wird mit antriebslosen und selbstgebauten Fahrzeugen eine Strecke von 100m auf Zeit zurückgelegt. Die Seifenkiste startet aus der Ruhe. Während der Fahrt wird
die Seifenkiste durch Reibung (M = 0,1)
gebremst.
Skizzieren Sie alle auf die Seifenkiste wirkende Kräfte und benennen Sie diese.
Bestimmen Sie die Geschwindigkeit der Seifenkiste im Ziel, wenn sie mit Fahrer eine Masse von 90 kg hat und aus einer Höhe zum Ziel von 15 m startet.

Meine Ideen:
Ich hab wirklich alles versucht aber komme nicht auf die Lösung 1,57 Meter pro Sekunde (so steht sie im Lösungsheft)

dfghfghfghdfgse · Gast

Die auf die Seifenkiste wirkenden Kräfte sind:

Gewichtskraft (Fg): Sie wirkt senkrecht nach unten und ist das Produkt aus der Masse (m) und der Erdbeschleunigung (g). In diesem Fall beträgt sie 90 kg * 9,81 m/s² = 882,9 N.
Normalkraft (Fn): Sie wirkt senkrecht nach oben und gleicht die Gewichtskraft aus, wenn keine vertikale Bewegung stattfindet. Hier beträgt sie ebenfalls 882,9 N.
Reibungskraft (Fr): Sie wirkt entgegen der Bewegungsrichtung und ist das Produkt aus der Normalkraft und dem Reibungskoeffizienten (µ). Hier beträgt sie 0,1 * 882,9 N = 88,29 N.

Die Geschwindigkeit der Seifenkiste im Ziel lässt sich mit dem Energieerhaltungssatz berechnen. Die potentielle Energie am Start (Ep = m * g * h) wird in kinetische Energie am Ziel (Ek = 1/2 * m * v²) und in durch Reibung verlorene Energie (Efr = Fr * s) umgewandelt.
Setzt man die Werte ein und löst die Gleichung nach der Geschwindigkeit v auf, erhält man:
m∗g∗h=1/2∗m∗v2+Fr∗s
v=2∗(g∗h−Fr∗s/m)
Mit den gegebenen Werten ergibt das:
v=2∗(9,81m/s2∗15m−88,29N∗100m/90kg)

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6115 Wohnort: jwd

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6115 Wohnort: jwd

Ist die Strecke die Hypotenuse oder die Ankathete des Steigungswinkels der schiefen Ebene?

Es gibt zwei Lösungswege
1. Energieerhaltung
2. Kräfte und Bewegungsgleichung

Kräfte:
Hangabtriebskraft F_h = m*g*sin(alpha)
Reibkraft F_r = m*g*cos(alpha) *mü
Trägheitskraft F_a = m*a
Gleichgewichtsbedingung: Summe der Kräfte = 0

Bewegungsgleichungen (Strecke = Hypothenuse)