Physik, Newtonsche Gesetze, Umdrehungen pro Minute

Wissenschaft Physik
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Hallo zusammen,

benötige mal wieder einen Tip:

Eine Eisenkugel von r= 2 mm befindet sich in einem Reagenzglas. Dieses hängt in einer Zentrifuge. Frage: Wieviel Umdrehungen sind Notwendig damit die Kugel auf dem Boden des Reagenzglases eine Kraft von 10 N ausübt.
Als Gewicht habe ich für die Kugel 0,27 Gramm oder 0,27*10^-3 kg. der Radius der Zentrifuge beträgt 20 cm. Als Bahngeschwindigkeit am Ende des Reagenzglases habe ich 41,88 m/s raus.

Wie immer danke ich allen die sich daran beteiligen!
Gruß
Der herthaner

2

Hallo,

Als Gewicht habe ich für die Kugel 0,27 Gramm oder 0,27*10^-3
kg. der Radius der Zentrifuge beträgt 20 cm. Als
Bahngeschwindigkeit am Ende des Reagenzglases habe ich 41,88
m/s raus.

ist nicht richtig,mach mal die Probe !
Die Formel hast Du doch in Deinem Lehrbuch.
Wie hast Du gerechnet ?
Gruß VIKTOR

3

Hallo Viktor,

danke erst mal für die Hilfe und Antwort!
Die Masse der Kugel errechnet sich aus der Dichte von Eisen
rho= 7,8*10^3 kg/m^3 und ihrem Volumen. V= 4/3 pi*r^3. Der Radius der Zentrifuge ist r= 20 cm.

Gruß

Herthaner

4

Hallo Viktor,

als Radialbeschleunigung habe ich a= 8771,23 m*s^-1

Fü den fall das Du sie benötigst!

gruß

5

Hallo Viktor,

ich glaube den fehler gefunden zu haben. Die Masse der Kugel beträgt 0,307 kg. Und die Zentripetalkraft Fz= 36,55 N. Die Bahngeschwindigkeit
errechnet sich aus Vu= 2pi *r*n= 41,88 m/s

Hatte mich bei der Umrechnung zweimal vertan. Vielleicht kannst du mir ja jetzt einen Tip bezüglich der Umdrehungen geben.

Gruß

Der Herthaner

6

Hallo,

als Radialbeschleunigung habe ich a= 8771,23 m*s^-1

Fü den fall das Du sie benötigst!

Wird nicht benötigt, da die Dimension nicht stimmt.
Eine Beschleunigung hat die Dimension m/s².

Gruß:
Manni

7

Hallo,

ich glaube den fehler gefunden zu haben. Die Masse der Kugel
beträgt 0,307 kg. Und die Zentripetalkraft Fz= 36,55 N.

Dies sind also die neuen gegebenen Größen.
Und die Kugel hat 2mm Durchmesser bei 0.307 kg! -Unglaublich.
Und die angepeilte Fliehkraft ist jetzt 36,55 N statt 10 N ?
Und mit welcher Formel kommst Du auf Vu=41,88 m/s ?
Deine Formel solltest Du doch mal aufschreiben mit der Du Vu
errechnet hast.Ohne diese Formel ist Dein Fehler nicht auszumachen.
Oder kennst Du die Formel (in der F,r und m enthalten sind) nicht ?

Die Bahngeschwindigkeit
errechnet sich aus Vu= 2pi *r*n= 41,88 m/s

Das ist richtig wenn Du n (was Du ja erst errechnen willst) hast.
Doch mit obigen Werten ist auch diese Geschwindigkeit falsch.

Vielleicht
kannst du mir ja jetzt einen Tip bezüglich der Umdrehungen
geben.

wenn Du Dir mit der Geschwindigkeit Vu sicher bist sollte Dir doch die
Umdrehungsberechnung ein Leichtes sein.
Du suchst doch - nach vorstehender Formel - n !
Stell doch die Formel nach n um.
Wenn Du überhaupt keine Ahnung hast, dann sag es, damit wir damit
umgehen können und nicht raten müssen was Du davon verstehst…
Sag daß Du eine fertige Lösung brauchst.
Gruß VIKTOR

PS.
Wir verstehen uns doch richtig.
Ich habe Deine Aufgabe so verstanden:
Die Kugel bewegt sich auf einer Kreisbahn mit dem Radius R=0,2-rk
wobei rk der Radius der Kugel ist

8

Hallo Viktor
Die Aufgabe ist:
Eine Laborzentrifuge wird mit 2000 Umdrehungen pro Minute betrieben

a)Wie groß ist die Bahngeschwindigkeit am unteren Ende des Reagenzglases wenn der radius 20 cm
b) Welche Radialbeschleunigung erhält man dort?
c) Welche Kraft wirkt auf dem Boden des Reagenzglases wenn sichn in dem Glas eine Eisenkugenl mit dem Radius von 2 mm befindet?
d) Wie viel Umdrehunghen pro Minute braucht man, damit die Eisenkugel eine Kraft von 10 N ausübt?
zu a) 41,88 m/s
zu b) 8771,23 m/s
zu c) 36,55

Das habe ich bisher raus.

Gruß

9

Hallo,

c) Welche Kraft wirkt auf dem Boden des Reagenzglases wenn
sichn in dem Glas eine Eisenkugenl mit dem Radius von 2 mm
befindet?

Aus einem Katalog Wälzlagerzubehör:
Gewicht von Stahlkugeln mit 4mm Durchmesser = 2,609 kg für 10.000 Stck.
Dann kontrolliere doch mal Dein Kugelgewicht.

Gruß:
Manni

10

Hallo,
Du hast ja doch Ahnung.Entschuldige meine „Hinterfragung“ in meinem
unteren Beitrag,aber Du hast die Aufgabenstellung unvollständig
und etwas ungeschickt rübergebracht.
Auch sollten, wenn Du schon Teillösungen präsentierst, die Ansätze
Deiner Lösungen (Formeln) erkennbar sein, damit man qualifiziert einsteigen kann.

Die Aufgabe ist:
Eine Laborzentrifuge wird mit 2000 Umdrehungen pro Minute
betrieben

Das sind 33.33 U/s - mit Minuten ist schlecht rechnen.
Und eine Kugel(r=2mm) mit 0,00027 kg wird geschleudert.

a)Wie groß ist die Bahngeschwindigkeit am unteren Ende des
Reagenzglases wenn der radius 20 cm

Der wirkliche Bahnradius der Kugelbahn beträgt 19,8 cm = 0,198m
Doch wollen wir dies hier mal vernachlässigen (wenn Du darfst)

b) Welche Radialbeschleunigung erhält man dort?
c) Welche Kraft wirkt auf dem Boden des Reagenzglases wenn
sichn in dem Glas eine Eisenkugenl mit dem Radius von 2 mm
befindet?

Wir nehmen auch an, daß die Bodenstärke des Reagenzglases vernachlässigt wird.

d) Wie viel Umdrehunghen pro Minute braucht man, damit die
Eisenkugel eine Kraft von 10 N ausübt?
zu a) 41,88 m/s

Das ist OK

zu b) 8771,23 m/s

az=Zentralbeschleunigung=v^2/r
Das ist auch OK - bis auf die Dimension die ist m/s^2

zu c) 36,55

Welche Dimension ?
Schon wieder geschludert !
Es ist bei solchen Berechnungen wirklich immens wichtig, daß man genau
den Berechnungsweg aufschreibt mit den richtigen Dimensionen -
sonst kommt man einfach ins schleudern - wenn man weniger geübt ist.
Ich habe F=2,37 N ermittelt. F=m*az
Zu d)
Damit die Sache zum Ende kommt schreibe ich eben hier die Formel.
F=m*v^2/r
Gegeben F=10N - m=0,00027Kg - r=0,2m
Errechne v daraus
durch Umstellung Deiner Formel in Deinem heutigen Betrag um 19:58.
…errechnet sich aus Vu= 2pi *r*n= 41,88 m/s
wobei v=41,88m/s (Vu) falsch ist.

Ich habe n=4110 U/min errechnet (ohne Gewähr)
Versuche es selbst zu ermitteln.
Gruß VIKTOR

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Hallo Viktor

du hast im doppelten Sinn recht. Ich bin nicht ganz ahnungslos und ja, ich bin schludrig. Was mir regelmäßig in Klausuren zum verhängniss wird. Aufregung, Stress, Angst trotz Vorbereitung. Werde ich wohl nie ganz abstellen können.

Bin die Aufgabe noch mal in Ruhe durchgegangen und habe am Ende, dank deiner Hilfe, auch die rd 4110 U7min raus.

Danke vielmals für deine Hilfe.

Gruß
Der Herthaner