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pejosh
Anmeldungsdatum: 08.03.2004
Beiträge: 27
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 pejosh Verfasst am: 06. Apr 2007 19:30 Titel: Abstoßung zweier Kugeln |
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Hallo, ich hab da so tolle Aufgaben, die ich lösen soll...hier die erste...
Aufgabenteil a hab ich...bei b kann ich ja eigentlich nur die Formel von a umstellen...da ich ja keinen Wert errechnen kann...und von c hab ich ja mal so gar keine Ahnung...was ich da machen soll...
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para
Moderator
Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden
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| para Verfasst am: 07. Apr 2007 11:58 Titel: Re: Abstoßung zweier Kugeln |
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| pejosh hat Folgendes geschrieben: | | bei b kann ich ja eigentlich nur die Formel von a umstellen...da ich ja keinen Wert errechnen kann... |
Warum denn das? Du hast d und l gegeben. - Die Berechnung von Phi in dem gleichschenkligen Dreieck ist dann reine Geometrie und hat nichts mit Physik zu tun.
| pejosh hat Folgendes geschrieben: | | und von c hab ich ja mal so gar keine Ahnung...was ich da machen soll... |
Na wie hast du denn die a) berechnet? Bei der c) kommt für eine Kugel nun neben dem E-Feld der anderen Kugel nun noch das E-Feld der reingeschobenen Platte dazu. Ansonsten ist der Unterschied zu a) recht klein.
Bei zwei Punkten wäre ich mir noch unsicher: es ist nichts über das Vorzeichen der Ladungen der Kugeln gesagt, also auch nicht ob sie von der eingeschobenen Platte angezogen oder abgestoßen werden. Da die Platte wohl als leitend betrachtet werden soll weiß ich nicht ob die jeweiligen Spiegelladungen mit betrachtet werden sollten.
Vielleicht hat dazu ja noch jemand eine Meinung. ^^
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Formeln mit LaTeX |
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pejosh
Anmeldungsdatum: 08.03.2004
Beiträge: 27
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| pejosh Verfasst am: 07. Apr 2007 13:44 Titel: |
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Ja...das ist ja das Problem...in der eigentlichen Aufgabe steht "leitende Platte"...das 'leitende' soll aber laut Prof gestrichen werden...deswegen... bin ich etwas irritiert...
Zu b)...da hast du natürlich recht... *oops*...dann mach ich das noch mal...und zu c) weiß ich wie gesagt nichts...wobei es ja eigentlich dumm wäre...wenn die Platte ein anderes Vorzeichen der Ladung hätte...
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 07. Apr 2007 14:25 Titel: |
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Hallo!
Ich denke erstens, dass die Ladung auf der Platte das selbe Vorzeichen haben muss, wie die Kugeln, und zweitens, dass sie nicht leitend sein kann, weil man sonst keine konstante Flächenladungsdichte angeben kann, die ja bei einer leitenden Platte nicht konstant wäre. Wenn die Ladung auf der Platte also offensichtlich positiv sein soll, dann müssen die Kugeln auch positiv sein. Mit Spiegelladungen hat das hier nichts zu tun, das bringt nur was, wenn Äquipotentialflächen z. B. in Form von leitenden Flächen gegeben wären.
Was für eine Ladung hast Du denn bei der a) raus?
Bei der b) ist es ja wirklich nur reine Geometrie. Wenn man l und d kennt, sollte das mit dem Tangens recht einfach werden...
Bei der c) musst Du wieder erst die Kraft auf eine der Kugeln ausrechnen, ähnlich wie in der a), und daraus dann eben wieder den Winkel. Das einzige, was mir da noch nicht so ganz klar ist, ist ob man das Feld der zweiten Kugel hinter der Platte auch mit dazu nehmen soll, bzw. ob da noch eine Kugel hängt. Prinzipiell muss man das, weil es ja eben gerade keine leitende Platte ist und sich so das Feld von der Platte und der anderen Kugel addieren. Aber mir ist nicht ganz klar, ob das so auch gewollte ist.
Gruß
Marco
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pejosh
Anmeldungsdatum: 08.03.2004
Beiträge: 27
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| pejosh Verfasst am: 07. Apr 2007 15:06 Titel: |
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Also...ich hab das jetzt neu gerechnet...aber wieso denn den tan?... l ist doch die Hypotenuse...und d/2 ist doch die Gegenkathete...damit berechne ich doch den halben Winkel...also...mit dem sin...aber jetzt hab ich ja mal eine ganz blöde Frage...stelle ich den Taschenrechner auf Deg oder auf Rad?...ich kann mir das einfach nicht merken...
Dann habe folgendes gemacht...der tan des Winkels ist gleich der Abstoßungskraft dividiert durch die Gewichtskraft...umgestellt nach Q und dann ausgerechnet...
Danke schonmal für die Antworten...ich bin da auch unsicher...was ich bei c) wie berücksichtigen soll...
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pejosh
Anmeldungsdatum: 08.03.2004
Beiträge: 27
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| pejosh Verfasst am: 07. Apr 2007 15:14 Titel: |
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Hab jetzt irgendwo gelesen, dass man den Taschenrechner auf Rad stellen soll...gelesen...getan...dann bekomme ich für den Winkel phi einen Wert von 0,042° (kommt mir ja schon sehr klein vor...) und für die Ladung bekomme ich dann 2,38*10^-8 C raus.
Jetzt muss ich nur noch checken...wie das bei C gemeint ist...wenn ich jetzt mal nur die linke Kugel betrachte...dann ist das Feld ja größer...weil die Platte zusätzliche Ladungen hinzubringt...also müsste die linke Kugel weiter ausgelenkt als vorher...gleichzeitig wird aber auch die rechte Kugel weiter ausgelenkt...wodurch ich nun irgendwie auf ein Verständnisproblem stoße...
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 07. Apr 2007 18:51 Titel: |
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Hallo!
Ja, das mit Tangens war falsch, tut mir leid... Klar, das sollte der Sinus sein.
Ich denke, Du hast dann die a) und die b) so weit fertig.
Bei der c) hast Du auch eine Kraft, die auf die Kugeln wirkt und zwar sowohl die der anderen Kugel, als auch die aus dem Feld der flächigen Ladungsverteilung in der Mitte. Auch hier wieder Ansatz über Kräftegleichgewicht und man sollte zu einer Lösung kommen können.
Gruß
Marco
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 04. Sep 2008 23:29 Titel: Lösungsansatz |
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Hallo liebe Physikergemeinde
Ich hab in ein paar Tagen eine wichtige Physik WDH-Prüfung.
Auf meinem Übungszettel befindet sich genau die im ersten Post geschilderte Aufgabe. Leider komm ich nicht auf den Lösungsweg.
Kann mir jemand Helfen? (Aufgabe a)
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
Aufgabenstellung.jpg |
| Dateigröße: |
25.35 KB |
| Heruntergeladen: |
3525 mal |
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mitschelll
Anmeldungsdatum: 06.12.2007
Beiträge: 362
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| mitschelll Verfasst am: 04. Sep 2008 23:44 Titel: |
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Klar kann Dir hier geholfen werden.
Welche Gedanken hast Du Dir denn bis jetzt gemacht? Was könnte hifreich zur Lösung der Aufgabe sein und bei was bist Du Dir nicht sicher?
Versuche ersteinmal Deine Ansätze aufzuschreiben, dann wissen die anderen, wie sie Dir am besten helfen können.
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Es irrt der Mensch, solang' er strebt.
Johann Wolfgang von Goethe |
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 05. Sep 2008 00:05 Titel: |
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Also ich hab mir gedacht das sich die Kugel nach dem Gesetz der Coulomb Kraft abstoßen.
Dafür gibt es folgende Formel 
Da beide Kugel das gleiche Gewicht haben werden sie auch nach unten gedrückt. mit 
)
Ich dachte mir ich schließe von  auf  indem ich die Winkel ausrechne und dann mit Hilfe dieser auf  komme, dann muss ich nur noch auf  umformen, und hier weiss ich nicht mehr weiter?
Zuletzt bearbeitet von solid0snake am 05. Sep 2008 13:54, insgesamt einmal bearbeitet |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Sep 2008 00:17 Titel: |
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Das klingt gut soweit 
Tipp: Was hat dieses  mit den Größen  und  in der Formel zu tun, die du angegeben hast?
Und eine Rückfrage: Kann es sein, dass du am Ende deiner Formel nicht "*r" meinst, sondern statt dessen etwa  ? Oder möchtest du das "*r" am Ende deiner Formel ganz weglassen, weil du mit der Formel nur den Betrag der Kraft betrachten möchtest, und die Richtungen ja schon mit deiner Skizze und den Winkeln darin überlegt hast, so dass du die Formel gar nicht in vektorieller Form brauchst?
(Schreibe Formeln hier übrigens gerne mit allen nötigen Klammern, am besten und schönsten auch gerne mit dem Latex hier im Board )
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 05. Sep 2008 13:49 Titel: |
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Hmm, also lautet die Formel die ich benötige
Da beide Ladungen  und  gleich groß sind kann ich stadessen einfach schreiben?
Dann lautet die neue Formel:
Stimmt das? Was setze ich für  ein?
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mitschelll
Anmeldungsdatum: 06.12.2007
Beiträge: 362
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| mitschelll Verfasst am: 05. Sep 2008 14:02 Titel: |
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Ich hake mich mal ein, damit Du mit der Aufgabe zügig vormankommst:
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Da beide Ladungen und gleich groß sind kann ich stadessen einfach schreiben? |
Das stimmt soweit. Es gilt dann  .
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Dann lautet die neue Formel:
Stimmt das? |
Nein, Du musst jede Ladung durch Q ersetzen. Wo ist denn die zweiteLadung geblieben?
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Was setze ich für ein? |
Welchen Abstand gibt  an?
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Es irrt der Mensch, solang' er strebt.
Johann Wolfgang von Goethe |
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 05. Sep 2008 14:15 Titel: |
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| mitschelll hat Folgendes geschrieben: | Ich hake mich mal ein, damit Du mit der Aufgabe zügig vormankommst:
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Da beide Ladungen und gleich groß sind kann ich stadessen einfach schreiben? |
Das stimmt soweit. Es gilt dann .
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Dann lautet die neue Formel:
Stimmt das? |
Nein, Du musst jede Ladung durch Q ersetzen. Wo ist denn die zweiteLadung geblieben?
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 Stimmts so?
| mitschelll hat Folgendes geschrieben: |
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Was setze ich für ein? |
Welchen Abstand gibt an? |
 ist ja der Abstand zwischen den beiden Ladungen oder?
Wenn in der Angabe  dann setz ich für 
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mitschelll
Anmeldungsdatum: 06.12.2007
Beiträge: 362
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| mitschelll Verfasst am: 05. Sep 2008 14:28 Titel: |
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| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Stimmts so?
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Na, in der ursprünglichen Formel steht  . Nun ersetzt Du beide Ladungen durch und erhältst ...? Achte darauf, dass die Ladungen multipliziert werden.
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
ist ja der Abstand zwischen den beiden Ladungen oder? |
Genau
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: |
Wenn in der Angabe dann setz ich für |
Hast Du in Hintergedanken vielleicht an Radius und Durchmesser gedacht?
Der Abstand der beiden Mittelpunkte ist , da die Kugeln als Punktladungen gesehen werden können. Also gilt  .
Hst Du schon eine Idee, wie es weitergeht, wenn Du die Coulombkraft hast?
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Es irrt der Mensch, solang' er strebt.
Johann Wolfgang von Goethe |
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 05. Sep 2008 14:38 Titel: |
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 Das war jetz nur ein kleiner ausrutscher. 
Jezt setz ich für  meine errechnete Kraft ein und forme die Gleichung auf  um aber leider komm ich nicht aufs ergebnis. 
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mitschelll
Anmeldungsdatum: 06.12.2007
Beiträge: 362
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| mitschelll Verfasst am: 05. Sep 2008 14:45 Titel: |
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Das sind ja gleich mehrere Schritte auf einmal. Wenn nicht das richtige Ergebnis rauskommt, muss was falsch sein.  
Zeig doch mal Deine Rechnungen. Du hast auch was von Winkeln erzählt. Hast Du das berücksichtigt?
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Johann Wolfgang von Goethe |
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Sep 2008 18:18 Titel: |
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Mit diesem Rechenweg und diesem Zwischenergebnis für  bin ich (bis auf einen winzigen Rundungsfehler) einverstanden
(Deine Bezeichungen sind dabei ein bisschen unüblich. Was du als  bezeichnet hast, würde ich eher Fadenkraft  nennen, und was du als  bezeichnet hast, würde ich als Gewichtskraft bezeichnen.)
Magst du also am besten deine Rechnung mal sauber hier aufschreiben, mit der du nun von deinen rund  auf das kommst?
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 05. Sep 2008 18:41 Titel: |
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So ich neme meine zusammengefriemelte Formel
Setz dann für  ein. Dann forme ich einfach auf
um und nimm dann die Wurzel.
Laut Lösung müsse aber  rauskommen.
Entweder die Lösung ist falsch oder im bin mit meinem Rechweg komplett daneben. 
Zuletzt bearbeitet von solid0snake am 05. Sep 2008 19:24, insgesamt einmal bearbeitet |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Sep 2008 19:05 Titel: |
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Beim Eingeben von
| solid0snake hat Folgendes geschrieben: | Dann forme ich einfach auf
um [...]
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hast du dich zwar vertippt (du meintest
),
aber mit deinem Rechenweg und deinem Ergebnis
bin ich einverstanden
Die Lösung
| Zitat: |
Laut Lösung müsse aber rauskommen.
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ist falsch, wenn man davon ausgeht, dass die Aufgabenstellung stimmt.
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In der Aufgabenstellung ist von 1 kg schweren Kugeln die Rede, die einen Abstand von nur 1 cm voneinander haben sollen. Dabei würde man erwarten, dass 1 kg-Kugeln nicht so klein sind, dass sie so eng nebeneinander passen.
Folgerung: Die Angabe "1 kg" in der Aufgabenstellung ist ein Tippfehler. Gemeint ist statt dessen "1 g". Damit passen die Kugeln locker so eng aneinander, und man kommt damit auf das in der Lösung angegebene Ergebnis von 1,3 nC.
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solid0snake
Anmeldungsdatum: 04.09.2008
Beiträge: 49
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| solid0snake Verfasst am: 05. Sep 2008 19:18 Titel: |
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Danke, dann bin ich beruhigt.
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