hallo zusammen,
ich schreib morgen physik und hab ein problem bei einer eigentlich einfachen aufgabe, und zwar:
eine kugel rollt mit einer geschwindigkeit v aus der ebene auf einen hügel zu. sie erreicht eine höhe von 2m bis sie wieder zurückrollt. wie schnell müsste die kugel sein um 4m hoch zu kommen?
halb, doppelt, 3 mal, 4 mal oder 6 mal so schnell
eine kugel rollt mit einer geschwindigkeit v aus der ebene auf
einen hügel zu. sie erreicht eine höhe von 2m bis sie wieder
zurückrollt. wie schnell müsste die kugel sein um 4m hoch zu
kommen?
halb, doppelt, 3 mal, 4 mal oder 6 mal so schnell
wie lös ich das genau?
Indem du dir ueberlegst, wieviel Energie eine Kugel braucht, um auf die Hoehe h zu rollen, und wie diese Energie mit der Geschwindigkeit zusammenhaengt.
w=m*g*h
m nicht gegeben, aber angenommen er wiegt ein kilo, h is 2 also W=20
bei ner höhe von 4 is das dann 40, also das doppelte, das is aber falsch. es kommt glaub das 4 fache der vorherigen geschwindigkeit raus, warum weiß ich nicht.
Moritz hat schon recht.
Versuchs mal mit dem Energieerhaltungssatz.
Tipp: Du brauchst dann nicht nur die Formel für Lageenergie, sondern auch die für Bewegungsenergie.
eine kugel rollt mit einer geschwindigkeit v aus der ebene auf
einen hügel zu. sie erreicht eine höhe von 2m bis sie wieder
zurückrollt. wie schnell müsste die kugel sein um 4m hoch zu
kommen?
halb, doppelt, 3 mal, 4 mal oder 6 mal so schnell
Mit dem letzten Satz deiner Angabe bin ich immer noch nicht so glücklich, aber wenn morgen Klausur ist, dann willst du vielleicht trotzdem noch eine Art Lösungsweg.
Du bist Schüler, deswegen nehme ich an, dass ihr bei solchen Aufgaben die Rotationsenergie vernachlässigt? Oder anders gesagt: Sagt dir der Begriff Rotationsenergie oder Trägheitsmoment etwas?
Ich mache mal die simpelste Rechnung ohne Rotation, bei der man annimmt, dass die Kugel nicht rollt, sondern gleitet. Auch Reibung vernachlässige ich.
Der Trick ist die Anwendung des Energieerhaltungssatzes.
Du schaust dir an:
In der Ebene: nur kinetische Energie E_{kin}= \frac{1}{2}mv^{2}
Am höchsten Punkt der schiefen Ebene: nur potentielle Energie E_{pot}= m\cdot g\cdot h
Laut Energieerhaltung geht keine Energie verloren, d.h. man kann schreiben:
\frac{1}{2}mv^{2}= m\cdot g\cdot h
Dann siehst du, dass sich die Masse rauskürzt und du für die doppelte Höhe die Geschwindigkeit v_{2}=\sqrt{2}v_{1} bekommst.
Deswegen meine Frage nach der angeblich richtigen Lösung und der Fragestellung.
Für die Lageenergie gilt E = m · g · h
Für die Bewegungsendergie gilt: E = m / 2 · _v_²
Außerdem würde ich die Rotationsenergie mitnehmen, da ja explizit „rollt“ in der Angabe steht- ist aber egal. Wie würdest du denn bei doppelter Höhe auf vierfache Geschwindigkeit kommen?
Gar nicht Kati,
weil vierfache Geschwindigkeit nicht stimmt.
Für die doppelte Höhe h benötigt man die doppelte Energie E.
Für die doppelte Energie E benötigt man doppelte Geschwindigkeit im Quadrat _v_².
2 _v_² = (√2 · v)²
–> Man benötigt √2-fache Geschwindigkeit (1,4142…).
Du kannst gerne die Rotationsnenergie dazu nehmen. Die ist auch proportional zum Quadrat der Eigenrotationsgeschwindigkeit. Das führt zum gleichen Ergebnis.
Sag ich doch die ganze Zeit
Oder die Angabe ist nicht ganz richtig- aber das habe ich ja versucht rauszufinden bis du dazukamst
Hallo Kati,
manchmal muss man ganz schön detektivisch unterwegs sein, um herauszufinden, wo schon ein Fehler in der Aufgabenstellung ist. Und wenn sich der Fragesteller nicht meldet, findet man den Fehler vielleicht nie heraus.
Hier würde auch passen vierfache Höhe bei doppelter Geschwindigkeit. Diese Lösung war aber auch nicht im „Angebot“.
Deinen Lösungsweg habe ich jetzt auch gesehen. Stimmt natürlich auch, ist sogar noch schöner formatiert.