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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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 Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 16:39 Titel: Skifahrer will Looping fahren |
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Hallo,
kann mir jemand bei dieser Augabe helfen?
Ich weiß gar nicht wie ich anfange soll,hab gar keinen Ansatz.
Habe mir nur gedacht dass es vllt etwas mit dem Trägheitsmoment zu tun haben könnte aber wie man es damit machen kann weiß ich leider auch nicht.
Kann mir jemand einen guten Tipp geben?
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 17:19 Titel: |
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Tipp: Das hat nichts mit Trägheitsmoment zu tun.
(Ich habe darum mal den Titel "Trägheitsmoment, Schwerpunkt" geändert.)
An welcher Stelle im Looping ist denn die Gefahr am größten, dass er den Kontakt verliert?
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Übrigens: Hast du schon diesen
http://www.physikerboard.de/topic,7901,-geschwindigkeit-einer-achterbahn.html
Thread gesehen, der neulich ein ganz ähnliches Thema behandelt hat?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 17:23 Titel: |
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Hi,
Die größte Gefahr ist doch im Looping wenn er kopfüber parallel zum Boden ist.
(Könnte es dann etwas mit Radialbeschleunigung zu tun haben?)
Ich habe keine Ahnung wie ich das machen soll. Könntest du mir bitte helfen?
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 17:35 Titel: |
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Genau  Kennst du eine Formel für diese Radialbeschleunigung?
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Ich kann dir gerne ein bisschen bei dieser Aufgabe helfen; du darfst aber auch gerne mal in dem Link von oben oder mit einer Boardsuche im Physikerboard spicken; solche Aufgaben gibt es hier schon einige Male mit Lösung im Board
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 17:44 Titel: |
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Ich habe sie in einer Formelsammlung gefunden.
Wobei  ist oder?
Aber jetzt habe ich doch das Problem dass ich für diese Formel gar nicht die benötigten Werte habe.
Wie geht das nun?
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 17:47 Titel: |
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Welche Bedingung muss denn diese Zentrifugalbeschleunigung erfüllen, damit der Skifahrer nicht den Kontakt verliert, wenn er kopfüber ganz oben im Looping fährt?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 17:57 Titel: |
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Die Zentrifugalkraft muss gleich der Zentripetalkraft sein, lieg ich da richtig?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 18:12 Titel: |
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Vielleicht meinst du das richtige.
Was zieht denn den Skifahrer nach außen? Und was zieht ihn nach innen, wenn er im höchsten Punkt des Loopings ist?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 18:24 Titel: |
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Also die Zentrifugalkraft(Fliehkraft) drückt ihn im Looping nach Außen und die Zentripetalkraft(Radialkraft)zieht ihn in nach Innen Richtung Mittelpunkt/also auf die Erde.
Zuerst muss ich ja irgendwie mit den Angaben die Geschwindikeit des Skifahrers ermitteln oder?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 18:34 Titel: |
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Und wer erzeugt die Kraft, die ihn nach innen zieht? Wie groß ist diese Kraft also?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 18:38 Titel: |
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Diese Kraft ist 
Ich habe jetzt mal versucht v auszurechnen:
 
Ist das richtig?
Wenn ja wie geht es weiter?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 18:42 Titel: |
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Einverstanden
Wie kann man nun sicherstellen, dass der Skifahrer oben im Looping mindestens diese Geschwindigkeit hat? In welcher Höhe h muss er dafür starten?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:02 Titel: |
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Hm naja,das weiß ich jetzt auch nicht so genau aber ich hätte es jetzt so versucht:
Aber irgendwie kommt mir dieser Wert zu klein vor,für die Höhe in der er starten muss.
Was meinst du?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 20:22 Titel: |
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Stimmt, das h in deiner Formel ist nicht gleich dem h oben in deiner Skizze.
Welches h hast du hier berechnet, und wie groß muss folglich das h in der Skizze sein?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:24 Titel: |
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Mein letzter Beitrag ist wohl falsch, das ist die Höhe im Looping!
Ich hab das jetzt nochmal anders gemacht:
Im Looping in der Höhe 1,5 ist E = E_kin+E_pot , da die beiden Kräfte in diesem Punkt gleich groß sind. Auf der Starthöhe des Skifahrers ist nur E_pot vorhanden. Da aber laut Energierhaltungssatz die Energien in einem System überall gleich sind kann man dadurch die Enegien beider Höhen gleich setzten und dadurch die Höhe des Startpunktes ermitteln.
Hab ich das richtig gefolgert?
Meine Starthöhe wäre dann fertig berechnet 3,0 m
Stimmt das?
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 20:42 Titel: |
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 Kann das sein? Meinst du nicht auch, dass man beim Starten höher sein sollte als oben im Looping?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:46 Titel: |
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Doch eigentlich wäre das logisch, aber ich habe keine Ahnung wie das sonst gehen könnte.
Könntest du mir vllt weiterhelfen?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 20:49 Titel: |
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In welcher Höhe befindet sich denn der Skifahrer, wenn er oben im Looping ist?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:55 Titel: |
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In 7 Metern , wobei der Schwerpunkt des Skifahrers oben bei 6,5 m liegt.
So habe ich mir das vorgestellt
...dann wäre die Starthöhe 8,5 Meter oder?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 21:03 Titel: |
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| Castillo hat Folgendes geschrieben: | In 7 Metern , wobei der Schwerpunkt des Skifahrers oben bei 6,5 m liegt.
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Einverstanden
Auf welcher Höhe befindet sich also der Schwerpunkt des Skifahrers beim Start?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 21:06 Titel: |
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Die Starthöhe ist 8,5 m und sein Schwerpunkt beim Start ist 9 m da der Schwerpunkt 0,5 Meter über dem Boden liegt.
Richtig?
Wenn ja dann schreib ich gleich mal meine Überlegung zu (b) hin
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 21:15 Titel: |
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Wo hast du diese 9m - 6,5 m = 2,5 m Höhendifferenz her?
Magst du deine Rechnung für die Bilanz der potentiellen Energie am Start, der potentiellen Energie oben im Looping und der kinetischen Energie oben im Looping nochmal genauer aufschreiben und erklären?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 21:23 Titel: |
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}=E_{pot(Looping)}+E_{kin(Looping)})
} = mgh_{(Looping)}+ \frac{1 mv^2}{2})
}=h_{(Looping)}+\frac{v^2}{2g})
}=6+\frac{5{,}42^2}{2 \cdot 9{,}81}=7{,}5 \, \rm m)
Ist das soweit richtig?
Zuletzt bearbeitet von Castillo am 03. Feb 2007 21:56, insgesamt einmal bearbeitet |
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 21:45 Titel: |
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Die Starthöhe liegt bei 7,5 m und demnach der SChwerpunkt bei 8m?
So okay?
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 22:08 Titel: |
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Einverstanden
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 22:24 Titel: |
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Ich hab da zuerst in die falsche Richtung gedacht 
zu (ii) hab ich mir folgendes überlegt,weiß aber nicht ob das wirklich stimmt.
Es steht da dass er 1m/s zu langsam ist, also hat er dann statt v=5,42 m/s nur v=4,42 m/s oder? Er richtet sich auf und der Schwerpunkt liegt jetzt statt bei 0,5 m bei 1m und damit ist der Radius r des Schwerpunktes r=2,5m. Jetzt soll man doch schauen ob er es dadurch trotzdem schafft.
Also  Die Zentripetalkraft ist größer als die Zentrifugalkraft und deshalb schafft er den Looping nicht.
Ist das richtig?
Lg Chris
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 22:48 Titel: |
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| Castillo hat Folgendes geschrieben: |
Es steht da dass er 1m/s zu langsam ist, also hat er dann statt v=5,42 m/s nur v=4,42 m/s oder? |
Da bin ich nicht einverstanden, lies noch mal genauer in der Aufgabenstellung: An welcher Stelle ist die Geschwindigkeit des Springer um 1 m/s zu langsam?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 22:58 Titel: |
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Auf gerader Strecke, vor Eintritt in den Looping. aber was sagt mir das jetzt genau?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:00 Titel: |
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Und, ist er dort genauso schnell wie oben im Looping?
Wie groß ist also die Geschwindigkeit (kannst du die ausrechnen?), von der du die 1 m/s abziehen musst?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:05 Titel: |
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Nein,weiß nicht genau wie ich diese ausrechnen soll, aber ist es möglich dass nun hier die Radialbeschleunigung ins Spiel kommt?
Also  wobei 
Oder wie geht das hier?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:06 Titel: |
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Na, ich glaube, das ist viel einfacher, als du gerade denkst.
Wie schnell ist er denn unten auf der Geraden, wenn du seine Anfangshöhe kennst?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:17 Titel: |
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Die Geschwindigkeit ist doch dann: 
Und wie gehts jetzt weiter?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:21 Titel: |
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Einverstanden (Bis auf die Einheiten, die du unterwegs vergessen hast, dazuzuschreiben.)
Was würdest du jetzt damit als nächste Schritte rechnen? (Ich glaube, von dem, was nun kommt, hast du bereits das meiste verstanden.)
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:37 Titel: |
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Jetzt vllt von  , was jetzt seine Geschwindigkeit ist bevor er in den Looping einfährt. Er versucht nun den Schwerpunkt auf 1m über den Boden zu legen. Stimmt das soweit?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:40 Titel: |
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Ja, nur Mut
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:50 Titel: |
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Okay weiter...
Nun, da liegt jetzt aber mein Problem , eines ist Beschleunigung, das andere Geschwindigkeit.
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:54 Titel: |
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Hoppla, da hast du sowohl Sachen vergessen, die zwischendurch passieren, als auch Umformfehlerchen eingebaut. Magst du mal auch in Worten erzählen, was da passiert?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 04. Feb 2007 00:00 Titel: |
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Naja, der Skifahrer fährt mit v=11,13 m/s in den Looping ein,wobei der den Schwerpunkt auf 1m über den Boden angehoben hat, d.h. der Radius des Schwerpunktes ist nun 2,5 m . Jetzt ist gefragt: Kommt er durch den Looping oder schafft er es nicht. Ist die Zentrifugalkraft trotz der geringeren Geschwindigkeit und dem angehobenem Schwerpunkt trotzdem ausreichend um gleich der Zentripetalkraft zu sein.
Ist das der richtige Gedankengang?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 04. Feb 2007 00:04 Titel: |
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Und wie unterscheidet sich die Geschwindigkeit unten auf der Geraden von der oben im Looping?
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Castillo
Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251
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| Castillo Verfasst am: 04. Feb 2007 00:13 Titel: |
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Die Geschwindigkeit nimmt ab, ist also im Looping kleiner, irgendwie kann ich aber den Zusammenhabg gerade nicht hersellen, zwischen der Geschwindigkeit am Boden und der im Looping, wie geht das?
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