Hubarbeit - warum ohne Hangabtriebskraft?

ICEMAN2222 · Anmeldungsdatum: 02.02.2007 Beiträge: 31

hi leutz...

ich habe mir grade mal den thread durchgelesen und da komm ich nicht so ganz klar damit.

http://www.physikerboard.de/topic,8296,-hubarbeit-schlitten-berg-hinaufziehen.html

irgendwie vermisse ich die hangabtriebskraft in der rechnung von as_string.
weiß im moment aber auch nicht wo ich die hineinbasteln würde.

natürlich geht es bei der hubarbeit ja nur um die zu überwindenden höhenmeter aber irgendwie... grübelnd

desweiteren würde ich die angabe, dass die schnur die der vater in der hand hällt in einem anderen winkel wie die geneigte ebene ist, steht und somit die normalkraft sich doch auch ändert.
da die normalkraft ja immer senkrecht auf der angreifenden kraft steht.

hab ich irgendwo einen denkfehler drin?

P.S: hab nen neues thema erstellt um den autor nicht mit meinen fragen zu verwirren, vllt sind sie ja auch kompletter blödsinn.

danke schonmal vorweg

mfg jens

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die Hangabtriebskraft braucht man hier nicht mehr hinzuzunehmen, denn die ist in der Hubarbeit schon berücksichtigt. Denn die Hubarbeit ist ja sowohl gleich G*h als auch gleich F_H * s, wenn ich mit F_H den Betrag der Hangabtriebskraft und mit s die Länge der am Hang zurückgelegten Strecke bezeichne.

Dass die Kraft des Vaters die wirkende Normalkraft verändert, hat Marco dadurch berücksichtigt, dass er mit F_N nicht die Normalkraft G*cos(alpha) bezeichnet, die allein durch die Gewichtskraft zustande kommt, sondern die tatsächliche Normalkraft F_N aus dem Kräftedreieck mit dem Sinussatz bestimmt.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Du hättest das ruhig in den anderen Thread machen können...

Also, im Prinzip kann man die Aufgabe auf zwei unterschiedliche Arten angehen. Man könnte sagen: Die Hangabtriebskraft muss durch die Kraft des Vaters kompensiert werden. Allerdings zieht er nicht genau dieser Kraft entgegen. Die Komponente seiner Kraft in Richtung parallel zur Ebene muss genau die Hangabtriebskraft kompensieren und der Teil, der nach oben zieht, verringert die Normalkraft. Man macht so quasi eine Art Drehung des Koordinatensystems. Daraus ergibt sich:

Die "Vaterkraft"

muss also gerade so groß sein, dass ihr Anteil parallel zur schiefen Ebene der Hangabtriebskraft

entspricht. Außerdem gilt, wie immer bei der schiefen Ebene:

Umgekehrt wirkt dann aber ein Teil der "Vaterkraft" nach oben:

Dieser Teil wirkt der Normalkraft entgegen, verringert diese effektiv also:

"Witzigerweise" ergibt das die selbe Normalkraft, wie nach der anderen Rechnung, nämlich 0,4465 mal die Gewichtskraft.
Bei der Methode aus dem anderen Thread betrachte ich nur die Kräft, die wirklich unmittelbar auf den Schlitten wirken. Das ist einmal natürlich die Gewichtskraft. Zum anderen die Kraft, die der Vater aufbringt. Dann noch die Kraft, die die schiefe Ebene auf den Schlitten ausübt. Man könnte sogar noch komplizierter werden und noch die Reibungskraft an dieser Stelle berücksichtigen. Aber das habe ich mir gespart. Die sollte auch nicht so wahnsinnig groß sein, aber eigentlich müsste man die noch dazu rechnen. Nur hängt die auch wieder von der Normalkraft ab, so dass die Rechnung damit nochmal einiges komplizierter werden würde, denke ich.
Die Hangabtriebskraft kommt hier nicht direkt vor. Die wirkt ja eigentlich auch nicht so direkt und wirklich auf den Schlitten. Eigentlich kommt die nur deshalb zustande, weil von der Gewichtskraft die Normalkraft vektoriell abgezogen wird und übrig bleibt dann noch die Hangabtriebskraft.
Wichtig ist jetzt, dass sich die drei Kräfte (streng genommen noch die vierte, also die Reibungskraft) alle in der Summe gegenseitig aufheben müssen, weil der Schlitten ja im Normalfall nicht weiter beschleunigen soll den Berg hoch, sondern kräftefrei eine gleichförmige Bewegung machen soll (zumindest im Mittel und näherungsweise). Deshalb komme ich zu der Rechnung im anderen Thread.

Wichtig ist: Ich rechne hier nur die Normalkraft aus, um die Reibung heraus bekommen zu können. Ich könnte auch den Anteil der Kraft des Vaters parallel zu der Ebene ausrechnen (da kommt ja die Reibungskraft noch dazu, wird also auch nicht einfacher) und dann diese mit der Strecke s multiplizieren. Dann hätte ich gleich die gesamte Arbeit. Aber man kann auch den Anteil der reinen Hubarbeit plus die Reibungsarbeit ausrechnen. Das sollte auf das gleiche Ergebnis führen.

Gruß
Marco

ICEMAN2222 · Anmeldungsdatum: 02.02.2007 Beiträge: 31

morgen...

vielen dank an euch für die ausführlichen erläuterungen.
ich denke ich habs verstanden warum, wieso und weshalb.

ich wäre den zweiten weg gegangen und wenn ich mich nirgends verrechnet hätte (ist bei mir immer so nen sache die richtigen zahlen in den rechner einzugeben Hammer

) wäre ich ja auf dasgleiche ergebnis gekommen.

mfg jens