Kraft gleich Geschwindigkeit ?

Wissenschaft Physik
#1

Guten Tag,

guten Abend, wie auch immer.

Ich habe eine Frage zu (Kraft gleich Geschwindigkeit?)

Also gut, hier ist meine Frage;

Wenn ein Karussell, das 50 Kilogramm wiegt, einmalig mit einer Kraft von 100 Kilogramm angestoßen wird, wie oft würde sich das Karussell dann um die eigene Achse drehen?

Kann man das so überhaupt mit irgendwelchen Gleichungen sagen?

Ich erhoffe mir dass ich durch eure Antworten in Zukunft
selber mit dem Richtigen Wissen darüber nachdenken kann.

Bei Erklärungen bitte auf mein Beispiel eingehen, dann kann ich es mir besser Vorstellen…

Ich sage schonmal im voraus, dankeschön für eure Hilfe.

#2

Est kannst Du ausrechnen, wie schnell Dein Karussell sich dreht. Dazu mußt Du wissen, wie lange die Kraft einwirken soll. Je länger sie einwirkt, umso schneller wird das Karussell. Danach bremst die Reibung das Karussell wieder ab. Einmal durch den Luftwiederstand, also durch die Reibung der Luft und dann durch die Reigung in den Lagern des Karussells. Das kann man alles in Gleichungen pressen. In Deinem Falle, laß mich bitte raten, braucht man Mathe und Physik der 9. Klasse?
Oder schau mal bei wikipedia.de nach: unter Beschleunigung, Reibung, Kraft, Luftwiderstand, Reibung u.s.w.
LG

#3

Hallo e.h.z.!
Leider kann ich Dir nicht weiterhelfen!
MfG

#4

Nehmen wir mal an das wir uns in einem Raum befinden
in dem ganz normale Bedingungen herrschen. Wir haben ein Kreuz aus Holz das ein Radios von Länge50cm x Breite50cm x Höhe 2cm hat und 1,00 Kg wiegt.
Dieses Kreuz dreht sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 50 Kilometer die Stunde um die eigene Achse. Von jetzt auf gleich bekommt das Kreuz keinen Schub mehr und läuft aus bis es still steht.

Wie viele Umdrehungen wird es machen…

Und ich möchte wissen wie viel Kraft hinter den 50 km/h des Kreuzes stecken um mir damit irgendwie ausrechnen zu können wie viel km/h es wären wenn es eine Kraft von 80 Kg hätte

das wäre ja dann sozusagen die umkehrrechnung

aber ohne Formel und dem nötigen wissen kann ich da nichts machen. Mir wäre es sowieso lieber wenn das jemand errechnen könnte der sich mit sowas auskennt.

Ich hoffe sehr das mir jemen die paar Fragen beantworten wird.

LG.

#5

Hallo,

diese Aufgabenstellung enthält nicht die notwendingen Randbedingungen, um zu einer eindeutigen Lösung zu gelangen.

Es fehlen u.a.:

  • Geometrie der sich drehenden Masse
    –> entscheident für das Massenträgheitsmoment
  • wo und wie lange greift die anstoßende Kraft an
    –> z.B. tangential am Rand; z.B. 1 sec oder 0,001s?
  • bei Berücksichtigung der Reibung ist offen,
    wie groß diese hier sein soll
  • …

gruss,
martin

#6

Danke für die Anfrage.
Ein Karussell von 50kg wird mit 100kg angestoßen… naja… zunächsteinmal ist Kraft=Masse*Beschleunigung (Einheit Newton). Also wenn das Karussell z.B. über eine Umlenkrolle durch ein Gewicht, dass von der Erde angezogen wird angeschoben wird, so wäre die Beschleunigung:
g = 9,81 m/s^2
(z.B. Ein kleiner Apfel von 100g übt auf seinen Stil etwa eine Kraft von 1N (0,981)aus!
Oder andersherum: Wirkt auf einen Körper eine gleichmäßige Kraft, so wird dieser beschleunigt. Und bei Beschleunigung spielt also auch immer die Zeit eine Rolle. (Wenn ein 100kg-Mann nur mal Gegentritt wäre das ein sogenannter Impuls P … Formel: siehe Wiki).

Nun haben wir es bei dem Karussell mit einer Rotation zu tun (Winkelgeschwindigkeit). Es ist jetzt wichtig in welchem Radius die Kraft angreift und wie die Masse auf dem Karussell verteilt ist. Ist die Masse z.B. achsennah, dreht es sich dann schneller als wenn die Masse eher weiter außen sitzt. Dann hat das Karussell nämlich eine höhere Trägheit. Man spricht bei rotierenden Körpern von ihrem Trägheitsmoment J. Im einfachsten Fall kann man eine Zylinder annehmen. Für Vollzylinder und Hohlzyliner gibt es daher verschiedene Formeln für das Trägheitsmoment J - (siehe Wikipedia).
Sagen wir mal wir betrachten das Karussell als Vollzyliner aus Holz. Es kann mit 50kg genauso schwer sein, wie ein Hohlzylinder (also mit Loch in der Mitte)aus Metall. Wenn die Kraft (10.000N)außen und damit im gleichen Radius angreift, so dreht sich der Vollzylinder schneller (wird schneller beschleunigt), bleibt aber auch schneller wieder stehen.

Ich hoffe ich konnte dir zumindest ein bisschen weiterhelfen… such doch auch mal nach Formeln und Beispielen bei Wiki. - Übrigens viele vermeintlich einfache Fragen der Physik sind nicht einfach zu beantworen… sonst wüsste man ja auch längst, wie man Atom-Reaktoren zum Stillstand kriegt.

Grüße

#7

Zuerst einmal ein riesen „DANKESCHÖN“ das du dir etwas Zeit genommen hast. :smile:

Ich habe zwar nicht alles verstanden, aber trotzdem hat es mir was gemacht.
Da steckt viel, viel, mehr hinter als ich gedacht hätte. Jetzt weiß ich aber wenigstens dass man das so ohne weiteres gar nicht sagen kann. Man muss das Objekt min. einmal selber gesehen haben um genaue Angaben zu machen.

LG.

#8

leider hast Du in mir den völlig falschen erwischt. Ich habe mich als Forstexperte eingetragen. Weder Physik noch Mathematik sind meine Stärken. Also - nochmal auf Suche nach einem Experten gehen. Viel Glück und Gruß!

#9

Hallo,

dein Beispiel ist nicht so gut, ich gebe dir ein anderes Beispiel.

Dein Karussel ist ein Wagen auf Schienen, der 50kg wiegt. Die „Kraft“ 100kg ist ein Gewicht. (Die wirklichen Werte sind eigentlich egal)

Stellt dir einen Wagen von einer Modelleisenbahn vor, der auf einem geraden Gleisstück auf dem Tisch steht. (Dein Karussel)

An der Tischkante ist eine Seilrolle befestigt, über die ein Seil läuft das den Wagen mit dem Gewicht verbindet. Das Gewicht hängt nach unten und kann den Wagen solange ziehen, bis es auf dem Boden ankommt. (deine „Kraft“ 100kg)

Wenn nun das Gewicht fallen gelassen wird, beschleunigt es den Wagen auf der gesamten Fallhöhe mit seiner Gewichtskraft in Fahrtrichtung.

Wie weit der Wagen danach noch rollt ist nur von der Reibung und dem Luftwiderstand abhängig. Das Gewicht muss auch nicht schwerer sein als der Wagen. Man kann zum Beispiel als kleiner Mensch 80kg an einem See an der Anlegestelle ein Boot auf dem Wasser wegschieben das 4000kg wiegt.

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In der Physik gibt es ein paar Grundbegriffe die man verstehen muss:

Kraft, gemessen in Newton: der Zug an deinem Seil (Gewichtskraft von einem Kg auf der Erde ca. 10 Newton)

Masse, gemessen in Kg. Wichtig! die Masse verursacht Gewichtskraft und Trägheit. Auf dem Mond würde das gleiche Gewicht aus dem Beispiel weniger Gewichtskraft verursachen. Die Trägheit auf dem Mond ist die gleiche.

Arbeit: Kraft mal Weg. Gewichtskraft vom Gewicht mal Fallhöhe

Leistung: Arbeit pro Zeit.

Noch ein anderes Beipsiel zum Schluss:
In einem Auto das 100 km/h fährt steckt eine bestimmte Energie. Für die Energie die in dem Auto steckt ist es egal wie lange es gedauert hat die 100 km/h zu erreichen. Je schneller ich die 100 km/h erreichen kann desto mehr Leistung ist notwendig.

Ich hoffe dir hat meinen Erklärung hilft dir.

Gruß

Flo

#10

Erstens ist die Frage, wie lange man das Karussel mit 100kg anstösst, ein kurzer Faustschlag mti 100kg oder 5 Sekunden lang, dann natürlich die Reibung und der Luftwiderstand…