Dabei ist zu bedenken, die Schüler haben noch keine Ahnung von irgendwelchen Winkelfunktionen etc. (1 Jahr Physik einer 7 Klasse)
Eine Holzkiste (FG = 600N) wird auf einer Steinrampe (Steigung = 30°) hochgeschoben. Wie groß sind die Anpresskraft, die Gleitreibungskraft und die nötige Zugkraft? (Tabelle: Holz auf Stein: μHaft = 0,70 ; μGleit = 0,30)
Ich bin für jede Hilfe sehr dankbar.
Auch gern mit irgendwelchen Winkeln, damit ich sie verstehe
DANKE
wenn Du eine 1 lange Leiter hast und die so an eine genau senkrechte Wand anstellen willst, dass ihr Fußpunkt F 1/25 von der Wand entfernt ist (gemessen am waagerechten Boden), dann ist klar, welchen Winkel die Leiter mit dem Boden einschließen muss, nämlich 60°. Um das einzusehen, reicht es, vom Fußpunkt 0 der Wand zum geometrischen Mittelpunkt M der Leiter eine Verbindungslinie zu ziehen. 0, F und M bilden dann ein gleichseitiges Dreieck mit der Seitenlänge 5 m. Die Höhe des die Wand berührenden Endpunktes E der Leiter ergibt sich aus dem Satz des Pythagoras (für das Dreieck 0EF) zu √(12 – (1/2)2) = √3 / 2.
Eine Holzkiste (FG = 600N) wird auf einer Steinrampe (Steigung
= 30°) hochgeschoben. Wie groß sind die Anpresskraft, die
Gleitreibungskraft und die nötige Zugkraft? (Tabelle: Holz auf
Stein: μHaft = 0,70 ; μGleit = 0,30)
Wäre die Kiste sich selbst überlassen, würde sie mit g/2 beschleunigt nach unten rutschen und dabei mit Fnormal = 500 N · √3 / 2 ≈ 433 N senkrecht auf die Unterlage drücken. Soll sie nicht rutschen, sondern in Ruhe bleiben, muss eine FZug = 500 N / 2 = 250 N große Kraft tangential zur schiefen Ebene in Bergaufwärts-Richtung auf sie wirken. Soll sie auch nicht in Ruhe bleiben, sondern mit konstanter Geschwindigkeit nach oben gleiten, muss zu FZug noch µgleit Fnormal addiert werden, damit die Reibung überwunden wird. Die gesamte Zugkraft ist dann also FZug + µgleit Fnormal.
Dabei ist zu bedenken, die Schüler haben noch keine Ahnung von
irgendwelchen Winkelfunktionen etc.
Für den speziellen Steigungswinkel 30° kommt man ohne Trigonometrie aus.
ich glaube dass die Aufgabe eher zeichnerisch zu lösen ist, so mit Kräftepfeilen für Gewichtskraft, Normalkraft, Hangabtriebskraft usw. Hab aber grade keine Zeit das mal aufzuzeichnen.
Eine Holzkiste (FG = 600N) wird auf einer Steinrampe (Steigung
= 30°) hochgeschoben. Wie groß sind die Anpresskraft, die
Gleitreibungskraft und die nötige Zugkraft? (Tabelle: Holz auf
Stein: μHaft = 0,70 ; μGleit = 0,30)
Es liegt hier eine Überlagerung von 2 Wirkungen vor.
1). Die Kiste muß hochgehoben werden.
Je flacher die Schräge desto kleiner die benötigte Kraft.
Ist klar. Auch daß für diesen Fall die Reibungskoeffizienten,
(ob Haft oder Gleit) keine Rolle spielen.
Hierfür sind aber Kenntnisse von Methoden der Kraftzerlegung
erforderlich. Wenn diese fehlen ist eine Verständlichmachung
hier fast nicht möglich.
Die rechnerische Kraftzerlegung ist hier (phi=Winkel)
FH=FG*sin(phi)= Hangabtriebskraft (da mußt DU gegen anschieben)
FN=FG*cos(phi)=die Kraft rechtwinkl. zur schiefen Steinrampe.
Wenn man Kraftzerlegung versteht, kann man auch ohne Berechnung,
zeichnerisch, diese Kräfte ermitteln.(Kräftedreieck)
2). die Reibung muß überwunden werden.
Nur die Kraft FN ist da zuständig.
Diese multipliziert mit den jeweiligen Reibungskoeffizienten
und zur vorigen Kraft FH addiert ergibt jeweils die Kraft, welche
mindestens benötigt wird um die Kiste in Bewegung zu bringen oder
in Bewegung zu halten.