… rammbär von 180 kg masse innerhalb 5s auf 3m Höhe gehoben werden?
hi,
die folgenden Formeln sollten dir genügen:
s=1/2 at^2
F=ma
Gruß
Julian
Die Fragestellung ist entweder unvollständig oder unsinnig. Mit entsprechenden krafteinsparenden Einrichtungen (Rollen, Flaschenzug) lässt sich der Kraftaufwand (fast) beliebig verringern (ohne solche beträgt er 1800 N). Der Begriff Kraftaufwand ist zudem unphysikalisch. Da zusätzlich noch Weg und Zeit vorgegeben sind, sollte in dieser Aufgabe eventuell die erforderliche Arbeit (W=F*s=5400 Nm) oder die zu erbringende Leistung (P=W/t = 1080 J) berechnet werden. W und P sind unabhängig von Rollen/Flaschenzügen dabei immer gleich.
… rammbär von 180 kg masse innerhalb 5s auf 3m Höhe gehoben
werden?
Hallo,
ist ies die korrekte Fragestellung der Hausaufgabe? Denn ich verstehe gerade nicht, was hier die Zeit zu suchen hat.
Für eine schiefe Ebene benötigt man weniger Kraft um die Arbeit des Anhebens zu verrichten. Jedoch auch mehr Weg. Wenn dies gemeint ist, dann benötigt man natürlich auch die Geschwindigkeit.
Anders sieht es aus, wenn die Masse beschleunigt werden soll. Die Aufgabenstellung ist mir deswegen nicht klar.
Was ist außerdem ein Rammbär?
Gruß
Bernd Broich
… rammbär von 180 kg masse innerhalb 5s auf 3m Höhe gehoben
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Okay, da muss man wirklich zweimal nachdenken …
Einserseits muss das Ding über 3m in 5s bewegt werden und andererseits auch noch gegen die Schwerkraft. Masse ist bekanntlich das Verhältnis von Kraft zu Beschleunigung und Beschleunigung die zweite Ableitung des Weges. Die Gravitationsbeschleunigung ist konstant meinte Galilei und addiert sich zu der induzierten Beschleunigung.
Insbesondere stellt sich die Frage, was „Kraftaufwand“ bedeuten soll. Als Physiker würde man die Wirkung minimieren und käme zu einer zeitabhängigen Kraft.
Für eine Hausaufgabe klingt mir letzteres recht schwierig, jedenfalls wenn dir die Begriffe „Wirkung“ und „Lagrange“ nichts sagen. Wie auch immer, das gesamte Rüstzeug ist oben beschrieben. Wenn dir der Begriff Wirkung nichts sagt, versuche es mit einer konstanten Kraft. Das läuft dann auf die für Schulaufgaben übliche Formelumstellerei hinaus, ist aber ansonsten nicht schwer. Dafür düst das Ding aber mit 1,2 m/s am Ziel vorbei; ist also nicht minimal. Außerdem prüfe, ob der Begriff „Kraftaufwand“ in deinem Unterrichtsmaterial einen konkreten Inhalt hat.
Moin.
Mit welchem minimalen Kraftaufwand kann ein Rammbär von 180 kg Masse innerhalb 5s auf 3m Höhe gehoben werden?
Da „Hilfe bei Hausaufgabe“ drüber stand, nehme ich an, es ist NICHT hilfreich, wenn ich hier einfach die Lösung poste. Der Zweck der Hausaufgabe ist ja eher das Selberdenken (nur selber denken macht klug).
Daher nur mal ein paar Tipps:
Um in der Zeit t=5s auf die Höhe s=3m zu kommen, muss man das Ding beschleunigen. Für eine beschleunigte Bewegung gilt s=1/2*a*t². s in Meter und t in Sekunden einsetzen, nach der Beschleunigung a auflösen. Ergibt a in m/s².
Um eine Masse m mit diesem Wert a zu beschleunigen, braucht man die Kraft F=m*a. a in m/s² und m in kg einsetzen, ergibt F in Newton.
Allerdings muss man, da das Ding nach OBEN soll, auch noch die Schwerkraft überwinden, die ist F=m*g mit g=Ortsfakter. Je nach Präzisionsanspruch g=10N/kg oder g=9,81N/kg einsetzen und m wieder in kg, ergibt die zu überwindende Schwerkraft in N.
Jetzt noch die beiden Kräfte addieren.
So long
Eckard C.
Hallo,
Probleme mit der Mechanik? Aber ist doch ganz einfach!
Physik heißt doch: punktförmige Affen an masselosen Seilen klettern lassen!
Aber um auf deine Frage zu kommen: Ich gebe jetz nicht die Formel vor aber erkläre dir den Lösungsansatz.
gesucht ist die minimale Kraft um eine Masse in einer bestimmten Zeit um einen bestimmten Weg anzuheben. Dazu stell dir mal einen Haken vor, an dem die 180 kilo dranhängen. Ist dann doch wohl schon einleuchtend, dass die kilos mit der Gewichtkraft nach unten zerren. Dei Gewichtskraft wird mit Fg=m*g berechnet, m sind die 180Kg und g ist die Erdbeschleunigung (9,81m/s2) Manchmal sagt der Physiklehrer anstatt 9,81 auch glatt 10, rechnet sich dann einfacher. Als Einheit für das Ergebnis kommt dann Kg*m/s2 , oder einfach N (Newton) und der Wert sollte dann rund 1800N betragen, je nachdem, ob 10 oder nur 9,81 für g eingesetzt werden.
Damit haben wir schon mal die Haltekraft, wenn das Gewicht ruhig am Haken hängt, es soll aber noch in 5s um 3m angehoben werden. Also brauchen wir noch die Kraft, um das Gewicht (oder korrekt:die Masse) von 180 kg gleichförmig zu beschleunigen.
Gleichförmig deshalb, weil wir ja den kleinstmöglichen Kraftaufwand haben wollen.
Fb=Kraft für die Beschleunigung = m * a = m * 1/2 s / t2
m=180kg, s=3m -> 1/2s=1,5m, t=5s -> t2=25s2
Einheiten auch hier: kg*m/s2=N
Nun nur noch die beiden Komponenten addieren:
F min = Fg + Fb
Dann noch einen schönen Antwortsatz drunterschreiben und der Physiklehrer sollte begeistert sein!
(nun hab ich doch Formeln inklusive Herleitung aufgeschrieben, na Hauptsache du hasts verstanden… 
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Um die Frage vollständig zu beantworten, muß der Begriff des „Kraftaufwand“ definiert werden. Soll diese Kraft in Newton, Joule oder Kilopont ausgedrückt werden?
Aber Grundsätzlich, kann man sagen, ist eine solche Aufgabe mit Hilfe des Energiesatzes lösbar.
E(kin) + E(pot)= konst.
Man muß hier die erreichbare potentielle Energie (mgh) am höchsten Punkt der kinetischen Energie gleichsetzen (Gleichgewichtsbedingung) E(kin) = E(pot)
Da ich vermute, daß dies eine Hausaufgabe ist, sollte man noch ein bischen Gehirnschmalz darauf verwenden, die Zahlen in die Gleichung einzutragen.
E(kin) = 1/2 m v² ; mit v = 3/5
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Hallo Flower1969,
auch wenn ich nicht weiß, was ein rammbär ist und wozu er gut sein soll, kann ich dir hoffentlich helfen:
Du kennst sicher die Formel F=m*a, die aussagt, dass die Kraft sich als Produkt bestimmen lässt aus einer Masse und der Beschleunigung, mit der diese Masse bewegt wird. (Manche kennen die Formel auch als a=F/m, also Beschleunigung ist die Kraft, die auf eine Masse wirkt. In dem Fall müsstest du die Formel zunächst nach F umstellen)
So, jetzt zu deiner Aufgabe:
Die Masse ist gegeben, die kannst du also direkt in die Formel einsetzen. Die Beschleunigung musst du noch bestimmen.
Den minimalen Kraftaufwand erreichst du meiner Meinung nach, wenn du den rammbär gleichmäßig (also gleichbleibend) beschleunigst, also eine gleichbleibende Kraft nach oben aufwendest. Diese nach oben gerichtete Kraft hat zwei „Aufgaben“ oder sie besteht aus zwei Teilkräften: Zum einen musst du die Gewichtskraft G überwinden (bestimmt sich über G=m*g aus der Masse m). Zum anderen musst du den Körper ja noch bewegen (beschleunigen). Diesen beschleunigenden Anteil der Gesamtkraft kannst du mit obiger Formel F=m*a bestimmen.
a bestimmst du aus den Bewegungsangaben (Zeit t=5s, Weg s=3m). Für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung gilt s=0,5*a*t^2. Diese Formel stellst du nach a um, so dass du die Beschleunigung berechnen kannst. (Ich gehe davon aus, dass ihr die Bewegungsgleichungen bereits kennt…)
Den Wert für a setzt du zusammen mit der Masse in die Formel für F ein. Die Kraft, die du so bestimmst, dient wie gesagt der Beschleunigung. Zusätzlich musst du noch die Gewichtskraft überwinden. Da alle Kräfte in einer Linie liegen, kannst du sie einfach addieren.
Daraus folgt, dass die minimal aufzuwendende Kraft der Gewichtskraft plus der zur Beschleunigung notwendigen Kraft ist.
Im Hinterkopf sollte man behalten, dass du bei ungleichmäßiger Beschleunigung zwar mal zeitweise eine kleinere Kraft aufwenden könntest, du die aber im gesamten Vorgang später durch eine entsprechend größere wieder wettmachen müsstest. Außerdem sind natürlich wie üblich bei solchen Aufgaben alle Reibungskräfte außer Acht gelassen worden. Je nach Form des Rammbären könnte der Luftwiderstand einen deutlichen Einfluss haben und zwar gegen Ende stärker als am Anfang, da dann die Geschwindigkeit größer ist. Und falls der Rammbär vorher irgendwo steht, ist natürlich zunächst auch die die Haftkraft am Untergrund zu überwinden…
So, ich hoffe, die Lösung hilft dir weiter und du verstehst die Aufgabe jetzt besser. Wenn nicht: Nachfragen
Herzliche Grüße,
chilla
Die Kraft ist das Produkt aus Gewicht und Erdbeschleunigung.
F=m*g
F=180kg*9,81m/s²
F=1765,8kg*m/s²
F=1765,8 N
Wenn die Leistung gefragt ist die Dafür gebraucht wird rechnest du:
P(Leistung)=W/t
W(Arbeit)=F*s
P=F*s/t
P=1765,8 N*3m/5s
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Hallo Flower1996,
tut mir leid, aber da habe ich keine Ahnung wie man das berechnet…
Grüße
Mark
… rammbär von 180 kg masse innerhalb 5s auf 3m Höhe gehoben
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Hallo Flower1996.
Ich hoffe dass das keine Schulaufgabe ist, denn dann müsstest du es tatsächlich selbst herausfinden und dürftest ab jetzt nicht mehr weiterlesen 
An sich ist das Beispiel (wenn ich nicht irgendwas übersehen habe) ganz einfach:
Kraft ist eigentlich Weg- und Zeitunabhängig. Es ist also egal wie hoch du das Ganze hebst. Es kommt nur auf die Beschleunigung an und da habe ich jetzt einfach einmal angenommen dass der Rammbär von h=0m bis h=3m kontinuierlich beschleunigt wird. Soweit meine Überlegung, kommen wir zur Rechnung.
Die Formel für die Kraft ist
\vec{F}=m*\vec{a}
Wobei für \vec{a} auch die Formel für die Beschleunigung \vec{a}=\frac{d\vec{v}}{dt} eingesetzt werden kann.
\vec{v} kennen wir noch nicht, also setzen wir dafür \vec{v}=\frac{h}{t} ein und erhalten
\vec{a}=\frac{h}{t^{-2}}
Damit ergibt sich die Formel
\vec{F}=\frac{h}{t^{-2}}*m
In diese muss jetzt nur noch eingesetzt werden
\vec{F}=\frac{3m}{5s^2}*180kg
\vec{F}=\frac{108m*1kg}{1s^2}
(bereits gekürzt)
\vec{F}=108kg*ms^{-2}
1kg*ms^{-2}=1N
Also Haben wir als Endergebnis
\vec{F}=108N
Kurz zur Erklärung der letzten zwei Zeilen der Rechnung: ich habe die Einheiten in der Rechnung belassen und mit den einheiten weiter gerechnet, damit komme ich auf die vorletzte Zeile und am Schluss habe ich um zu zeigen dass ich Richtig gerechnet habe darauf verwiesen dass sich als Einheit tatsächlich Newton ergibt, die Rechnung also stimmt.
Falls du noch Fragen zum Beispiel hast oder dir irgendeine Schreibweise unbekannt ist schreib mir einfach noch eine e-mail an [email protected] .
Liebe Grüße
Sebastian
… rammbär von 180 kg masse innerhalb 5s auf 3m Höhe gehoben
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W = Arbeit in Nm
F = Kraft in N
s = Weg in m
P = Leistung in Nm/s = Watt
t = Zeit in s
m = Masse in kg
g = Fall- (Erd-)beschleunigung in m/s² = 9,81 m/s²
v = Hubgeschwindigkeit in m/s
Fg = Gewichtskraft in N
Hier nutzen wir folgende Formel P = (m * g * s) : t.
m * g stellt die Gewichtskraf dar, welche der Rammbär hat. 180 kg * 9,81 m/s² = 1765,8 N.
Dies ist die Kraft die überschritten werden muss um den Rammbär überhaupt heben zu können.
Dies ist die Antwort auf die Frage nach der Kraft.
Ich bin mir nicht sicher, ob du die Frage auch richtig verstanden hast. Der größte Fehler bei Textaufgaben besteht darin, nicht darauf zu achten was eigentlich gefragt ist. Deshalb gebe ich dir auch noch die Formel und die Lösung für die aufzubringende Leistung.
P = (m * g * s ) / t
P = (180 kg * 9,81 m/s² * 3 m) / 5 s
P = 5297,4 Nm / 5 s
P = 1059,48 W
Die minimale Leistung um einen Rammbär mit einer Masse von 180 kg innerhalb von 5 Sekunden 3 Meter hoch zu heben beträgt 1059, 48 Watt.
Ich hoffe dir hilft das weiter. Und achte immer bei Textaufgaben auf folgendes: Wonach genau wird gefragt?!
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Minimaler Kraftaufwand von was? Handbetrieb? Maschine?
Wenn ich an einen Flaschenzug denke, je mehr Seile, desto leichter???
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