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Skifahrer will Looping fahren
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Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 16:39    Titel: Skifahrer will Looping fahren Antworten mit Zitat

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



Samstag, 3. Februar 2007 (3).jpg
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Samstag, 3. Februar 2007 (3).jpg


dermarkus
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Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 17:19    Titel: Antworten mit Zitat

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?

------------------

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?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 17:23    Titel: Antworten mit Zitat

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
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 17:35    Titel: Antworten mit Zitat

Genau smile Kennst du eine Formel für diese Radialbeschleunigung?

-------------------

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 smile
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 17:44    Titel: Antworten mit Zitat

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
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 17:47    Titel: Antworten mit Zitat

Welche Bedingung muss denn diese Zentrifugalbeschleunigung erfüllen, damit der Skifahrer nicht den Kontakt verliert, wenn er kopfüber ganz oben im Looping fährt?
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 17:57    Titel: Antworten mit Zitat

Die Zentrifugalkraft muss gleich der Zentripetalkraft sein, lieg ich da richtig?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 18:12    Titel: Antworten mit Zitat

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?
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 18:24    Titel: Antworten mit Zitat

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?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 18:34    Titel: Antworten mit Zitat

Und wer erzeugt die Kraft, die ihn nach innen zieht? Wie groß ist diese Kraft also?
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 18:38    Titel: Antworten mit Zitat

Diese Kraft ist
Ich habe jetzt mal versucht v auszurechnen:



Ist das richtig?

Wenn ja wie geht es weiter?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 18:42    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden smile

Wie kann man nun sicherstellen, dass der Skifahrer oben im Looping mindestens diese Geschwindigkeit hat? In welcher Höhe h muss er dafür starten?
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:02    Titel: Antworten mit Zitat

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?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 20:22    Titel: Antworten mit Zitat

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?
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:24    Titel: Antworten mit Zitat

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
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 20:42    Titel: Antworten mit Zitat

grübelnd Kann das sein? Meinst du nicht auch, dass man beim Starten höher sein sollte als oben im Looping?
Castillo



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Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:46    Titel: Antworten mit Zitat

Doch eigentlich wäre das logisch, aber ich habe keine Ahnung wie das sonst gehen könnte.
Könntest du mir vllt weiterhelfen?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 20:49    Titel: Antworten mit Zitat

In welcher Höhe befindet sich denn der Skifahrer, wenn er oben im Looping ist?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 20:55    Titel: Antworten mit Zitat

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?
dermarkus
Administrator


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Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 21:03    Titel: Antworten mit Zitat

Castillo hat Folgendes geschrieben:
In 7 Metern , wobei der Schwerpunkt des Skifahrers oben bei 6,5 m liegt.

Einverstanden smile

Auf welcher Höhe befindet sich also der Schwerpunkt des Skifahrers beim Start?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 21:06    Titel: Antworten mit Zitat

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
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 21:15    Titel: Antworten mit Zitat

grübelnd 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?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 21:23    Titel: Antworten mit Zitat






Ist das soweit richtig?


Zuletzt bearbeitet von Castillo am 03. Feb 2007 21:56, insgesamt einmal bearbeitet
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 21:45    Titel: Antworten mit Zitat

Die Starthöhe liegt bei 7,5 m und demnach der SChwerpunkt bei 8m?
So okay?
Lg Chris
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 22:08    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden smile
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 22:24    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab da zuerst in die falsche Richtung gedacht Hammer

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
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 22:48    Titel: Antworten mit Zitat

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?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 22:58    Titel: Antworten mit Zitat

Auf gerader Strecke, vor Eintritt in den Looping. aber was sagt mir das jetzt genau?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:00    Titel: Antworten mit Zitat

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?
Castillo



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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:05    Titel: Antworten mit Zitat

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?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:06    Titel: Antworten mit Zitat

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?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:17    Titel: Antworten mit Zitat

Die Geschwindigkeit ist doch dann:

Und wie gehts jetzt weiter?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:21    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden smile (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.)
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
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Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:37    Titel: Antworten mit Zitat

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?
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:40    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, nur Mut smile
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
Beiträge: 251

Beitrag Castillo Verfasst am: 03. Feb 2007 23:50    Titel: Antworten mit Zitat

Okay weiter...





Nun, da liegt jetzt aber mein Problem , eines ist Beschleunigung, das andere Geschwindigkeit.
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Feb 2007 23:54    Titel: Antworten mit Zitat

Hoppla, da hast du sowohl Sachen vergessen, die zwischendurch passieren, als auch Umformfehlerchen eingebaut. Magst du mal auch in Worten erzählen, was da passiert?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
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Beitrag Castillo Verfasst am: 04. Feb 2007 00:00    Titel: Antworten mit Zitat

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?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 04. Feb 2007 00:04    Titel: Antworten mit Zitat

Und wie unterscheidet sich die Geschwindigkeit unten auf der Geraden von der oben im Looping?
Castillo



Anmeldungsdatum: 26.12.2006
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Beitrag Castillo Verfasst am: 04. Feb 2007 00:13    Titel: Antworten mit Zitat

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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