Aufgabe zu Arbeit, Energie und < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 21:34 Di 20.04.2010 | | Autor: | highiq |
| Aufgabe | Ein Radfahrer fährt mit der Geschwindigkeit v=24km/h auf eine ansteigende Strecke zu.
a) Mit dem Beginn der Steigung stellt er das Treten ein und rollt mit dem Rad den Hang hinauf. Es soll angenommen werden, dasss die reibung vernachläsigbar klein ist. Welche Höhe h1 erreicht er?
b) Der Hang habe die Steigung 12%, d.h. dass er mit der Horizontalen den Winkel a= 6,84° bildet. Der Radfahrer treibt sein Rad mit der Kraft F an, die gerade ausreichen würde, um ihn ohne Geschwindigkeitsverlust einen Hang mit der Steigung von 10% (alpha = 5,71°) hinnauffahren zu lassen. Bis zu welcher Höhe h2 gelangt er nun? |
Also den Teil a) hab ich verstaden und komme auf 2,26m und bin auch sicher das das stimmt aber bei der b) hab ich net mal einen Ansatz. Kann mir da wer nen Tipp geben ? bzw einen Anfang der Rechnung
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 07:58 Mi 21.04.2010 | | Autor: | ONeill |
Hi!
> Ein Radfahrer fährt mit der Geschwindigkeit v=24km/h auf
> eine ansteigende Strecke zu.
> a) Mit dem Beginn der Steigung stellt er das Treten ein
> und rollt mit dem Rad den Hang hinauf. Es soll angenommen
> werden, dasss die reibung vernachläsigbar klein ist.
> Welche Höhe h1 erreicht er?
> b) Der Hang habe die Steigung 12%, d.h. dass er mit der
> Horizontalen den Winkel a= 6,84° bildet. Der Radfahrer
> treibt sein Rad mit der Kraft F an, die gerade ausreichen
> würde, um ihn ohne Geschwindigkeitsverlust einen Hang mit
> der Steigung von 10% (alpha = 5,71°) hinnauffahren zu
> lassen. Bis zu welcher Höhe h2 gelangt er nun?
> Also den Teil a) hab ich verstaden und komme auf 2,26m und
> bin auch sicher das das stimmt aber bei der b) hab ich net
> mal einen Ansatz. Kann mir da wer nen Tipp geben ? bzw
> einen Anfang der Rechnung
Für beide ist die Aufgabenstellung prinzipiell gleich. Du berechnest die kinetische Energie (a) und rechnest dann in potentielle Energi um.
Bei b rechnest Du erst die pot. Energie aus, die der FAhrradfahrer hat, wenn er den Hang schafft und kannst es auf den anderen FAll umrechnen. Mach Dir dazu doch mal eine Zeichnung.
Gruß Christian ![[hut]](/images/smileys/hut.gif "[hut]")
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 15:44 Mi 21.04.2010 | | Autor: | leduart |
Hallo
woher hast u die Winkel? für mich stimmen die nicht zu der Steigung?
bei b kannst du die Kraft ausrechnen, die er aufwendet.
mit mgh=F*s daraus F aus der % Angabe.
diese Kraft wendt er weiter auf, längs des neuen Weges. also wieder die Arbeit [mm] F*s_x [/mm] zusatzlich hat er noch kin Energie.die beiden zusammem ergeben die Lageenergie . den zusammenhang zwischen h und s wieder aus den % Steigung.
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:47 Mi 21.04.2010 | | Autor: | highiq |
Tut mir ja leid aber ich hab grad null verstanden bei euch beiden net :D ich hab doch nur die angabe wie schnell er ist und die steigungen also kein "F" und und auch kein "m" bzw "h" oder "s".....
Oder ich steh gerade voll aufm Schlauch... oO
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 21:23 Mi 21.04.2010 | | Autor: | leduart |
Hallo
aus der Steigung kannst du doch ausrechnen, wie hoch er kommt, wenn er den Weg s zurückgelegt hat. Kannst du den Punkt?
(m kürzt sich am Ende immer raus, auch wenn man anfangs danit rechnet))
2. in b leistet er Arbeit und Arbeit=Kraft*Weg.
bei 10% Steigung leistet er also um auf irgendeine Höhe h zu kommen die Arbeit mgh das ist aber auch F*s
wenn du jetzt den Zusammenhang zw. h und s kennst kannst du dadurch F ausrechnen
wenn er steiler führe reicht die Kraft nicht mehr um seine Geschw. zu halten.
soweit klar?
aber ertrampelt trotzdem mit F, leistet also die Arbeit F*s (s jetzt der Weg auf der steileren Ebene.)
irgendwann bleibt er dann stehen. Dann hat er 1. seine anfängliche Bewegungsenergie in Lageenergie umgesetzt un 2. seine Arbeit auch.
also [mm] m/2v_0^2+F*s=mgh_2
[/mm]
wieder musst du s durch h und die Steigung ersetzen.
(ein völlig anderer Weg wären die Bewegungsgleichungen [mm] s=v_0*t+a/2*t^2 [/mm] und [mm] v=v_0+a*t, [/mm] dann musst du a an der schiefen Ebene ausrechnen)
wenn dus nicht kapierst, ziter mein Geschreibe und sag genau, wo du aushakst.
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:04 Do 22.04.2010 | | Autor: | highiq |
> Hallo
> aus der Steigung kannst du doch ausrechnen, wie hoch er
> kommt, wenn er den Weg s zurückgelegt hat. Kannst du den
> Punkt?
ne leider nich wie komme ich denn auf s ?
> (m kürzt sich am Ende immer raus, auch wenn man anfangs
> danit rechnet))
is klar
> 2. in b leistet er Arbeit und Arbeit=Kraft*Weg.
> bei 10% Steigung leistet er also um auf irgendeine Höhe h
> zu kommen die Arbeit mgh das ist aber auch F*s
hab ich auch verstanden
> wenn du jetzt den Zusammenhang zw. h und s kennst kannst
> du dadurch F ausrechnen
immer noch die frage wie ? gibts da ne formel ?
> wenn er steiler führe reicht die Kraft nicht mehr um
> seine Geschw. zu halten.
> soweit klar?
is logisch
> aber ertrampelt trotzdem mit F, leistet also die Arbeit
> F*s (s jetzt der Weg auf der steileren Ebene.)
wenn er weniger hoch kommt muss s also kleiner sein.
> irgendwann bleibt er dann stehen. Dann hat er 1. seine
> anfängliche Bewegungsenergie in Lageenergie umgesetzt un
> 2. seine Arbeit auch.
> also [mm]m/2v_0^2+F*s=mgh_2[/mm]
ja hab ich wieder verstanden bis auf die formel wo was fehlt :P
> wieder musst du s durch h und die Steigung ersetzen.
also ich weiß ja das sin(a) = h/s aber ich hab ja weder h noch hab ich s, das das wo ich net weiter komme. wenn ich das habe is mir fast klar wie ich weiter machen muss
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 19:14 Do 22.04.2010 | | Autor: | leduart |
Hallo
du hast ja die richtige Formel und merkst es nicht!![[grins]](/images/smileys/grins.gif "[grins]") : [mm] sin\alpha=h/s
[/mm]
also kannst du überall s durch [mm] h/sin\alpha [/mm] ersetzen.
und eine Unbekannte h bleibt natürlich immer in der Gleichung stehen, die willst du ja am Ende ausrechnen. bei a kanntest du h ja auch anfangs nicht!
Bsp:
F bestimmen auf der 10% Ebene
Arbeit:F*s=mgh
[mm] F=mgh/s=mgsin\alpha ;\alpha=5,7° [/mm] damit kennst du F (bis auf m, das bleibt ne Weile.
so kommst du jetzt weiter. in der nächsten Gl. wieder s durch [mm] h/sin\alpha [/mm] jetzt bei 12° erstzen.
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:44 Do 22.04.2010 | | Autor: | highiq |
Also ich hab jetzt folgendes
[mm] F_{1} [/mm] = [mm] \bruch{m*g*h_{1}}{s}
[/mm]
= [mm] m*g*sin(a_{1})
[/mm]
= 1,168*m
und
[mm] F_{2} [/mm] = [mm] \bruch{m*g*h_{2}}{s}
[/mm]
= [mm] m*g*sin(a_{2})
[/mm]
= 0,974*m
und
[mm] \bruch{m}{2*v_{0}^{2}} [/mm] + [mm] F_{?} [/mm] * [mm] \bruch{h_{?}}{sin(a)} [/mm] = [mm] m*g*h_{?}
[/mm]
ja was setze ich anstelle des "?" welches F muss da rein und bin ich danach fertig ? weil [mm] v_{0}^{2} [/mm] hab ich ja, m kürzt sich raus und h will ich am ende haben
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 21:09 Do 22.04.2010 | | Autor: | leduart |
Hallo
> Also ich hab jetzt folgendes
> [mm]F_{1}[/mm] = [mm]\bruch{m*g*h_{1}}{s}[/mm]
>
> = [mm]m*g*sin(a_{1})[/mm] das ist richtigausser der Einheit, aber die kraft kommt nie vor! (es wäre die Kraft um mit konst Geschw die 12% ebene hochzufahren.
> = 1,168*m
>
> und
>
> [mm]F_{2}[/mm] = [mm]\bruch{m*g*h_{2}}{s}[/mm]
>
> = [mm]m*g*sin(a_{2})[/mm]
> = 0,974*m
es Fehlt die einheit [mm] F2=m*0.974m/s^2
[/mm]
Ich hatte dir erklärt, dass er mit dieser Kraft jetzt die 12% Ebene hochfährt. die 10% hatten wir nur zum Ausrechnen der Kraft gebraucht, also ne art Nebenrechnung.
jetz wollen wir die Höhe auf der 12% ebene. Anfangsgeschw. [mm] v_0=24km/h=6.667m/s
[/mm]
Anfangsenergie: [mm] m/2^v^2 [/mm] geleistete Arbeit F*s=F*h/sin(6.84°) mit der gesuchten Höhe h, ergibt die Lageenergie in der gesuchten Höhe h.
Das stand aber schon in meinem post, ein bissel gründlicher solltest du lesen.
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:20 Do 22.04.2010 | | Autor: | highiq |
T'schuldigung aber ich raffe es immer noch nicht :( kannst du versuchen immer die Index zu verwenden bzw einfach sagen was rauskommt ich bekomme das sonst heute nicht mehr hin und ich hock seit mehreren stunden an dem kram
kA woran es jetzt liegt aber ich weiß nie welches s gemeint is und welche Kraft bei welchem Winkel und dabei bin ich in Physik Klassenbester mit 13 Punkten in der 11. auf nem Beruflichem Gymnasium Fachrichtung Elektrotechnik.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 23:23 Do 22.04.2010 | | Autor: | leduart |
Hallo
es kommt nur die Kraft vor, die du F2 genannt hast .
noch genauer weiss ich nicht was ich aufschreiben soll.
zitier, was du nicht verstehst.
also nochmal, bein Energiesatz, geht es mu die Ebene mit der Steigung 12%
(als Nebenrechnung hat man die Kraft mit der der Fahrer trampelt als F2 aus der Ebene mit 10% Steigung ausgerechnet.danach vergisst man die besser)
Du hast noch ne Kraft F1 ausgerechnet, die in der Aufgabe nicht vorkommt.
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 20:11 Di 25.05.2010 | | Autor: | highiq |
Ich hab inzwischen meinen Physiklehrer nach der Lösung gefragt, da es eh nur eine freiweillige Zusatzaufgabe war und die Lösung erhalten und auch den Lösungsweg so oft erklärt bekommen bis ichs hatte und er meinte auch das sowas eher nich in der Klausur drankommt, weil sie doch etwas kniffeliger war, aber danke für eure Hilfen
|
|
|
|
