Mechanik: Gewichte/Kräfte an Seilen

Wissenschaft Physik
#1

Schönen Abend zusammen!

Vor kurzem habe ich das Buch „Denksport Physik“ gekauft, in welchem interessante physikalische Fragen gestellt und für Nichtphysiker erklärt werden.

Ich studiere Maschinenbau, bin daher in Sachen Mechanik absolut nicht jungfräulich, allerdings auch längst kein Ass :smile:, weswegen ich wohl über folgende, eigentlich sehr einfache Fragestellung aus dem Buch stolpere.

http://i45.tinypic.com/14uw687.jpg

Die Erdbeschleunigung wird - ganz ingenieurmäßig - mit 10 m/s² angenommen.
Wenn jegliche Reibung (zwischen Klotz und Oberfläche, in der Rolle, Luft, …) vernachlässigt werden kann, dann ist die Rolle doch lediglich eine Kraftumlenkung und ohne jeden Verlust? Dennoch bestätigt mir die Lösung nicht die vermeintlich einfache Antwort. Auch nachdem ich den Lösungstext gelesen habe, geht mir nicht ganz ein, weshalb der Klotz A in den Fällen a. und b. unterschiedlich stark beschleunigt werden soll.

#2

Hallo,

http://i45.tinypic.com/14uw687.jpg
Auch nachdem ich den
Lösungstext gelesen habe, geht mir nicht ganz ein, weshalb der
Klotz A in den Fällen a. und b. unterschiedlich stark
beschleunigt werden soll.

Der Klotz B setzt der beschleunigten Bewegung nach unten seine eigene Massenträgheit entgegen.
Bei einer nach unten wirkenden Kraft ist das anders. Sie ist masselos.
Deshalb sind die Beschleunigungen unterschiedlich groß.

Gruß:
Manni

#3

Guten Abend Manni und danke für deine Antwort.

Diesen Gedanken hatte ich auch schon, allerdings habe ich ihn recht schnell wieder verworfen, aus folgendem Grund:
wäre das ein Prüfungsbeispiel, wäre meine erstes Vorgehen das Freischneiden des Systems. Statt dem 10 kg Gewicht würde ich dort also eine Kraft von 100 Newton ansetzen, weil F = a*m.

#4

Moin,

http://i45.tinypic.com/14uw687.jpg

In dem einen Fall mit 2 Massen müssen auch 2 Massen beschleunigt werden.
Im anderen Fall mit der Kraft muß nur eine Masse beschleunigt werden.
Die Beschleunigung wird im Fall der Kraft doppelt so hoch sein wie im Fall mit 2 Massen.

roysy

#5

Hallo moogle,

wäre das ein Prüfungsbeispiel, wäre meine erstes Vorgehen das
Freischneiden des Systems. Statt dem 10 kg Gewicht würde ich
dort also eine Kraft von 100 Newton ansetzen, weil F = a*m.

Schneide die hängende Masse frei.
Dann hast du folgende Kräfte im Gleichgewichtszustand:

m*g nach unten (N)
Seilkraft S nach oben (N)
Massenkraft m*a nach oben (N)
a ist die Beschleunigung (m/s²), die die Masse erfährt.

Seilkraft S= m*(g-a) (N)
Und die ist kleiner, als wenn eine Kraft von 100 N wirken würde.
Diese (kleinere) Seilkraft beschleunigt dann die horizontale Masse.

Gruß:
Manni

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#6

Massenkraft?
Hallo Manni.

Schneide die hängende Masse frei.
Dann hast du folgende Kräfte im Gleichgewichtszustand:

m*g nach unten (N)
Seilkraft S nach oben (N)
Massenkraft m*a nach oben (N)
a ist die Beschleunigung (m/s²), die die Masse erfährt.

Da habe ich gleich drei Fragen:
(1) Was ist eigentlich die Massenkraft? Davon habe ich noch nie gehört.
(2) Warum zeigt sie nach oben, wo die Beschleunigung doch nach unten gerichtet ist?
(3) Warum erfährt die Masse im Gleichgewichtszustand eine Beschleunigung? Unter Gleichgewichtszustand verstehe ich einen kräftefreien Zustand, bei dem alle Geschwindigkeiten konstant sind.

Liebe Grüße,

The Nameless

Gruß:
Manni

#7

Hallo Namenloser,

Hallo Manni.
Da habe ich gleich drei Fragen:
(1) Was ist eigentlich die Massenkraft? Davon habe ich noch
nie gehört.

Das ist die d’Alembertsche Kraft, die infolge einer Beschleunigung dieser entgegengerichtet ist.

(2) Warum zeigt sie nach oben, wo die Beschleunigung doch nach
unten gerichtet ist?

Sie ist der Beschleunigungsrichtung entgegengesetzt. Die Masse will sich ja mit 1g nach unten bewegen.

(3) Warum erfährt die Masse im Gleichgewichtszustand eine
Beschleunigung? Unter Gleichgewichtszustand verstehe ich einen
kräftefreien Zustand, bei dem alle Geschwindigkeiten konstant
sind.

Nicht nur. Und der Zustand ist auch nicht kräftefrei.
Gleichgewichtszustand herrscht auch, wenn der Körper in Ruhe ist. Und diesen Fall betrachtet man z.B. in der Statik, um die Reaktionskräfte zu ermitteln
Die Geschwindigkeit ist Null.

Gruß;
Manni

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#8

Hallo Manni, hallo roysy!

Entschuldigt bitte, dass ich mich erst jetzt wieder melde, ich hatte relativ viel Lernstress in letzter Zeit.

Ich wollte mich nur nochmal für eure Antworten bedanken. Ich verstehe nun, warum es so ist, hätte es bei einer Prüfung selber aber total versaut. Da sieht man, dass ich ich in Mechanik II (Kinematik und Kinetik) noch kaum Ahnung habe, weshalb mir die Klausuren auch noch fehlen :wink: