Physikaufgabe nicht verstanden Klausurrelevant

Wissenschaft Physik
#1

Hallo meine Lieben :smile:
ich bin gerade dabei einige Aufgabe zu lösen um für meine Klausur zu lernene und komme bei einer Aufgabe leider überhaupt nicht vorran :frowning:

Die Aufgabenstellung lautet: Eine Kugel der Masse 20 g wird in einem Balistischen Pendelkörper der Masse 2kg abgebremst. Dieser hängt an einer 2m langen Schnur und schlägt um 60cm aus. Welche Geschwindigkeit hat das Geschoßß ? Wieviel Prozent seiner bewegungsenergie ging als Mechanische Energie verlosen ?

Also zum ersten Teil wollte ich sagen, dass ich nur weiß das es ein unelastischer stoß ist und ab dann aber auch wirklich nicht mehr weiter komme :frowning:
es wäre wirklich sehr nett wenn mir einer helfen würde und super wichtig für mich :smile:

LG und danke für jede Hilfe

#2

Hallo Vogue,
schon mal im Netz nachgeschaut, da ist das eigentlich ganz gut erklärt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Ballistisches_Pendel

gruss
bernhard

#3

Hallo,

in der Hoffnung, dass die Klausur nicht gleich morgen ist, will ich erstmal nur ein paar Hinweise geben. Dabei gehe ich davon aus, dass die Auslenkung in x-Richtung (entlang dem Boden) gemeint ist und es ein komplett unelastischer Stoß ist. Andernfalls fehlen meiner Meinung nach noch Informationen. Außerdem ist M1=0,02kg; M2=2kg.

Also:

  1. Die beiden Massen, die nach dem Stoß zusammenkleben, erfahren durch den Stoß eine Kraft F2 und werden so weit ausgelenkt (0,6m), bis diese Kraft gleich der Gewichtskraft ist, die zum Boden hin wirkt.

  2. Diese Kraft kann man aus der Auslenkung und der Pendellänge berechnen, über den Kosinussatz.

  3. Die Kraft hängt direkt mit dem Impuls zusammen, der Imuls ist nämlich die Ableitung der Kraft nach der Zeit. Des weiteren ist der Impuls das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit.

  4. Weiterhin gilt in einem abgeschlossenen System, als das wir die beiden Massen mal betrachten, Gesamtimpulserhaltung, das heisst, vor und nach dem Stoß sind die Summen beider Impulse jeweils gleich. Vor dem Stoß ist der Impuls von M2 gleich Null und den Impuls von M1 suchen wir, um daraus die Geschwindigkeit zu berechnen.
    Nach dem Stoß sind die Geschwindigkeiten beider Massen gleich und man kann über die Kräfte, siehe oben, die Impulse berechnen. Diese Impulse sind dann auch gleich dem Impuls von M1 vor dem Stoß, und indem man diesen durch die Masse teilt hat man die Lösung, die Geschwindigkeit.

Ich hoffe diese Ausführungen sind wenigstens einigermaßen klar und hilfreich. Ansonsten bitte fragen.

MfG
Ikarus

#4

Hallo Vogue,

Ich habe jetzt 2 Stunden lang mein Tafelwerk durchforstet, komme aber leider auch nicht zu einem passenden Ergebnis.
Es tut mir leid, aber ich bin der falsche Ansprechpartner…

VIELLEICHT wäre ein Lösungsansatz über den Winkel (Die 2m =r & 0.6m = Kreisausschnitt) auf eine Winkelgeschwindigkeit, damit auf eine Kraft, die nötig ist, im diese Winkelgeschwindigkeit zu erzeugen usw.
Aber ich bin mir unsicher.
Bitte wende Dich an jemand anderen.
Sorry.

#5

http://de.wikipedia.org/wiki/Ballistisches_Pendel

#6

Guten Tag mein(e) Liebe®,

ich weiß nicht, ob du schon weiter gekommen bist aber diese Aufgabe ist ja im Grunde nicht besonders Schwer, wenn man an Energie- und Impulserhaltung denke und dabei berücksichtigt, dass im Moment des Stoßes Energie in Innere Energie (Wärme) umgewandelt wird. Wenn du über trigonometrische Gesetze die Höhendifferenz deines Pendels und damit die Potentielle Energie ermittelt hast, kannst du auf die kinetische Energie und damit der Anfangsgeschwindigkeit beider Massen im Moment des Aufpralls schließen.

Mittels der Impulserhaltung solltest du dann die Geschossgeschwindigkeit errechnen können.

Viel Spaß beim knobeln.

Liebe Grüße
Pascal

#7

Da die Aufgabe eine Übung für Deine Klausur sein soll, will ich sie Dir nicht vorrechnen.
Statt dessen möchte ich Dir Hilfestellung und Formeln an die Hand geben, die Aufgabe selbst zu lösen.

Dass es sich hierbei um einen inelastischen Stoß handelt, steht bereits in der Aufgabenstellung: „Ballistisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang genau das.
Es empfiehlt sich, diese Aufgabe „von hinten“ zu lösen.

Zuerst berechnen wir (oder besser: Du) wie hoch der Pendelkörper gehoben wurde oder wie sich der Winkel des Drahtseils zur Ruhelage verändert hat.
Dabei hilft uns Pythagoras:
Am höchsten Punkt des Ausschlags kennen wir die Hypothenuse (200cm) und eine der Katheten (60cm). Daraus lässt sich sowohl der Auslenkwinkel als auch die länge der zweiten Kathete errechnen. Ziehst Du diesen Wert von 200cm ab, erhältst Du den Weg, um den das 2-kg-Pendel gehoben wurde.

Ab jetzt machst Du wie hier beschrieben weiter.
Zur Lösung kannst Du entweder den Auslenkwinkel oder die Hubhöhe verwenden.

#8

Hallo.

Pendel mit Ausschlag zeichnen, aus Zeichnung mit Massstab oder mit Trigo
die Anhebung der Masse M = 2kg bestimmem
> gefunden h = 9.2 cm oder 0.092m
>Geschwindigkeit berechnen
v = Wurzel aus 2 g h, gef. 1.344 m/s
entspricht Geschwingiheit von m und M nach dem Stoss.
Kin. Energie von m & M nach Stoss
(m + M) v v / 2 mal9.81 gef. 0.18607mkg
daraus v = 13.51 m/s (gesucht)
Energie von M gef. 0.1842 mkg
Abgegebene Bewegungsenergie in %
0.1842 / 0.18607 mal 100 = 98.99 %

.

Die Aufgabenstellung lautet: Eine Kugel der Masse 20 g wird in
einem Balistischen Pendelkörper der Masse 2kg abgebremst.
Dieser hängt an einer 2m langen Schnur und schlägt um 60cm
aus. Welche Geschwindigkeit hat das Geschoßß ? Wieviel Prozent
seiner bewegungsenergie ging als Mechanische Energie verlosen
?

Also zum ersten Teil wollte ich sagen, dass ich nur weiß das
es ein unelastischer stoß ist und ab .

#9

Energieansatz: Kinetische Energie Kugel = Verformungsenergie + Kinetische Energie Pendel nach dem Stoß. Letztere berechnest Du über den Ausschlag des Pendels. Dort wo es stehen bleibt, hat es nur noch die Potentielle Energie M*g*h = 1/2 M v(Pendel)^2.
Also: E(Form) + 1/2 M v(Pendel)^2 = 1/2 m v(Kugel)^2
E(Form) + M*g*h = 1/2 m v(Kugel)^2
E(Form) = [1/2 m v(Kugel)^2]/[M*g*h]
h rechnest Du über den Ausschlag des Pendels aus, dann hast Du E(Form) = E(kin Kugel) * Zahlenwert, also ist der Zahlenwert/100 der Prozentsatz, der gesucht ist.

Wie groß war die Geschw.?:
E(Form) + M*g*h = 1/2 m v(Kugel)^2 {siehe oben}

x%[1/2 m v(Kugel)^2] + M*g*h = 1/2 m v(Kugel)^2
Dann das Ganze nach v auflösen - fertig.

Viel Spaß beim ausrechnen,
Tom

#10

Zuerst musst du ausrechnen, wie hoch die 60cm Auslenkung des Pendelkörpers ist. Leider weiß ich nicht wie man das berechnet…
Dann weißt du ja, dass bei der Impulsübertragung kinetische in potentielle Energie umgewandelt wird.
Wenn du diese Gleichung nach v auflöst erhälst du somit v= Wurzel((2•(Gesamtmasse)^2•gh)/m(Kugel)^2)