Stoßkraft eines Pendels < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | Eine Kugel der Masse 50 kg wird an einem Pendel mit einem Seil von 450 mm Länge aus der waagerechten Position fallen gelassen und triftt auf eine senkrechte Wand. Dabei beschreibt sie einen Viertelkreis.
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Wie groß ist die Kraft, die auf die Wand ausgeübt wird.
Die potentielle Energie m*g*h wird umgewandelt in die kinetische Energie m*v²/2. Daraus kann ich die Geschwindigkeit beim Aufprall ausrechnen zu v=Wurzel( 2*g*h) und den Impuls aus der Geschwindigkeitsdifferenz 2*v.
Mir fehlt aber die Zeit, um den Impuls nach F = m*a zu berechnen.
Gibt es dafür eine Lösung ?
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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Hallo,
folgender Vorschlag, um an die Beschleunigung a zu kommen,
es gilt: [mm] s=\bruch{a}{2}t^{2}, [/mm] ergibt: [mm] a=\bruch{2s}{t^{2}}, [/mm] an den Weg kommst du über den Umfang des Kreises, der Radius ist ja bekannt, das Pendel beschreibt [mm] \bruch{1}{4}u, [/mm] s=70,7cm, von der waagerechten- bis zur senkrechten Position beschreibt das Pendel [mm] \bruch{1}{4} [/mm] der Schwinungsdauer, [mm] T=2\pi\wurzel{\bruch{l}{g}}=1,35s, [/mm] somit ist die gesuchte Zeit t=0,34s, mit den Werten für s und t sollte sich die Beschleunigung a berechnen lassen,
Steffi
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Es tut mir leid, aber diese Idee ist leider absolut unbrauchbar. Da kannst du auch die zeit, die ein perfektes Frühstücksei braucht, einsetzen (das ist nicht böse gemein  )
Denn: Gesucht ist die Zeit, in der die Kugel beim Aufschlag abgebremst wird.
Dann noch ein Tipp: Du berechnest soetwas wie die Zeit, die das Pendel braucht, bis es unten ankommt. Allerdings ist diese Zeit auch falsch berechnet, denn deine Formel gilt nur für kleine Winkel, das heißt 10-20°, mit Schmerzen wäre auch noch 30° OK. Aber für 90° ist diese Gleichung nicht mehr gültig. Zugegeben, die wahre Gleichung ist auch nicht sooo einfach.
Aber zur Aufgabenstellung:
Die Aufgabe ist nicht lösbar, solange nichts über den Aufprallvorgang bekannt ist. Die Aufpralldauer, die i.A. einige ms beträgt, ist für Stahl sehr sehr klein, für Gummi sehr sehr groß. Deshalb ist der Aufprall bei Gummi auch weicher.
Das einzige, was man berechnen kann, ist der Impulsübertrag (der allerdings auch noch davon abhängt, ob der Stoß elastisch / inelastisch ist). Geteilt durch die Aufpralldauer ergibt sich die Kraft -> unendlich harte Materialien => unendliche Kraft.
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Vielen Dank für die Hinweise, so etwas ähnliches hatte ich auch erwartet.
Es ist ohne Versuche praktisch nicht lösbar.
Die Aufgabenstellung war entstanden durch Versuch einer Anwendung der TRAV ( Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen), wo in Abs. 6.4 der Nachweis der Stoßsicherheit mittels Spannungstabellen rechnerisch möglich sein soll.
Dafür soll als Belastung der Doppelreifen-Pendelkörper nach DIN EN 12600 mit einer Masse von 50 kg und einer Fallhöhe von 450 mm angesetzt werden.
Ich lass die Finger davon und verwende Gläser, welche den zugelassenen Tabellen entsprechen.
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