Pendelschlag Kraftberechnung

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

eine schon fast peinliche Frage:

a) Ein Pendel (Faden + Punktmasse) welches ich 90° auslenke und das bei seinem tiefsten Punkt eine Aufprallkraft von 100N erzeugen soll. Frage: Masse des Pendels und Fadenlänge?

b) statt Faden und Punktmasse nehme ich einen Hebel der Länge l mit Masse und Schwerpunkt in der mitte (bei 0,5l) und will nur sein Eigengewicht nutzen um die 100N zu erzielen. Frage: Länge und Masse des Hebels.

Ich brauch da für die Praxis. Also ich werd da auch ein Kugellager reinbauen um die Verluste gering zu halten und so,… :smile:

Kann man irgendwie die Aufprallkraft nachmessen dann?

Kann mir da jemand weiterhelfen?

Danke schonmal und viele Grüße!

#2

Hi Manni,

a) Ein Pendel (Faden + Punktmasse) welches ich 90° auslenke
und das bei seinem tiefsten Punkt eine Aufprallkraft von 100N
erzeugen soll.

Was soll denn eine „Aufprallkraft“ sein?

Gem. der Formel F=m*a ist die Kraft durch Masse und Beschleunigung definiert. Beschleunigung ist beim Aufprall natürlich negativ.

Heißt je schneller das Pendel abgebremst wird, desto größer ist die Kraft. Wenn dir das nicht einleuchtet, häng ein Ei an einen Faden und lass es gegen Watte bzw. einen Stein prallen.

Gruß, Zoelomat

#3

Hi Zoelomat,

danke für die Antwort. Doch doch, leuchtet mir ein. Aber heißt das, wenn ich das Pendel auf eine starre Wand fahren lasse ist die Kraft unendlich hoch weil die Abbremszeit 0 ist?

Also die Theorie, dass in der Kraftformel hier über iregndeinen Weg der zeitliche Faktor drinsteck ist mir formeltechnisch klar. Aber hat das für mich die Folge, dass ich kein Pendel bauen kann dass je nachdem wie stark ich es auslenke und wie schwer es ist 100N Kraft auf den Gegenkörper im tiefsten Punkt ausübt? Geht das dann gar nicht?

#4

Hi,

wenn ich das Pendel auf eine starre Wand fahren lasse …

starr ist relativ. Jedes Material verformt sich, elastisch oder bleibend. So ist der Bremsweg immer > 0.

Also die Theorie, dass in der Kraftformel hier über
iregndeinen Weg der zeitliche Faktor drinsteck ist mir
formeltechnisch klar.

Nur zur Kontrolle: s=1/2at2 ist der Bremsweg.

Aber hat das für mich die Folge, dass
ich kein Pendel bauen kann dass je nachdem wie stark ich es
auslenke und wie schwer es ist 100N Kraft auf den Gegenkörper
im tiefsten Punkt ausübt? Geht das dann gar nicht?

Du müsstest für eine kontrollierte und konstante Abbremsung sorgen, mit Federn, Hydraulik o.ä.
Oder du probierst einfach aus, wie schwer und schnell eine Kugel sein muss, um einen 100 N schweren Körperer kurz hochzuschubsen. Das Pendel baust du dannn nach den Ergebnissen deiner Vorversuche.

Hängt auch davon ab, ob das Ganze nur ein Gedanenspiel ist, und wenn nein, wie hoch die Genauigkeit sein muss.

Gruß

#5

Hi Zoelomat,

danke für die Antwort. Doch doch, leuchtet mir ein. Aber heißt
das, wenn ich das Pendel auf eine starre Wand fahren lasse ist
die Kraft unendlich hoch weil die Abbremszeit 0 ist?

Ist sie nicht. Eine ultraschnelle Kamera wird die Verformung im Zeitpunkt des Aufpralls zeigen.
Wäre keine Verformung da, wäre die Kraft unendlich groß. Das wird aber zur Zerstörung führen.

Also die Theorie, dass in der Kraftformel hier über
iregndeinen Weg der zeitliche Faktor drinsteck ist mir
formeltechnisch klar. Aber hat das für mich die Folge, dass
ich kein Pendel bauen kann dass je nachdem wie stark ich es
auslenke und wie schwer es ist 100N Kraft auf den Gegenkörper
im tiefsten Punkt ausübt? Geht das dann gar nicht?

Bei einem beliebigen Aufprall"opfer"? Nein.
Je nach Beschaffenheit hast Du unterschiedliche Kräfte.