Standard Physikaufgaben :(

Hallöchen,
Ich verstehe gerade eine Standard-Aufgabe in Physik (11. Klasse) nicht.

Es ist das Klassische Loopingbeispiel. Ich soll die mindestgeschwindichkeit im obersten Punkt eines Loopings berechnen (Ohne Reibung). Der Radius des Loopings 0,1m.

Ich dachte mir, ich rechne:

0,5mv²=mgh Also Energieaerhaltung

0,5*v²=9,81*0,1 Also ich setze den Radius von dem Looping als höhe ein.

Da kommt v=1,4 heraus. Allerdings sollte da 0,99 herauskommen. Wo ist mein Fehler?

Edit: Es kann sein, dass das nicht die einzige Aufgabe ist, die ich nicht kann. Also es könnten noch mehr kommen.

Moien

Es ist das Klassische Loopingbeispiel. Ich soll die
mindestgeschwindichkeit im obersten Punkt eines Loopings
berechnen (Ohne Reibung).

Soll das nicht der untere Punkt sein ? Bei den Aufgaben für den oberen Punkt gibt es immer noch mindestens eine Zusatzinformation.

Ich dachte mir, ich rechne:

0,5mv²=mgh Also Energieaerhaltung

Ja, past.

0,5*v²=9,81*0,1 Also ich setze den Radius von dem
Looping als höhe ein.

2x Radius = Durchmesser… Du willst die ganze Höhe haben.

Da kommt v=1,4 heraus. Allerdings sollte da 0,99 herauskommen.
Wo ist mein Fehler?

Soll da nicht irgendwas um 2 m/s rauskommen ?

cu

Da war ich mir nicht sicher. Aber ist eigentlich logischer, da das Pbjeckt ja bis nach oben, und nicht nur bis zur hälfte will.

Allerding soll da ja 0,99 herauskommen. Und eben das verstehe ich nicht! 0,99 würde herauskommen, wenn man nicht nur die masse, sondern auch die 0,5 vor der masse wegnimmt. Also v²=9,81.01 rechnet.

Hallo,

Es ist das Klassische Loopingbeispiel. Ich soll die
mindestgeschwindichkeit im obersten Punkt eines Loopings
berechnen (Ohne Reibung). Der Radius des Loopings 0,1m.

Zentrifugalkraft FZ = m R ω2; Gravitationskraft FG = m g; kein Herunterfallen im obersten Punkt, wenn FZ ≥ FG. Rechne selbst und benutze dabei noch v = ω R. Ergebnis zur Kontrolle: v ≥ √(g R) = 0.9904544… m/s.

0,5mv²=mgh Also Energieaerhaltung

0,5*v²=9,81*0,1 Also ich setze den Radius von dem
Looping als höhe ein.

Nein, das ist sinnfrei.

Da kommt v=1,4 heraus.

Magst Du keine Einheiten?

Gruß
Martin

ah, so geht das also. Ich muss die Gewichtskraft gleich der zentripetalkraft setzen, aber warum so kompliziert?
Kann ich nicht 9,81=v²/r rechnen?

Und ja, ich hasse einheiten. Da kommt es bei mir, dass ich meter als einheit mit masse als buchstabe vermische. Und da das eigentlich nur wieder kürzen und somit eine weitere Fehlerquelle bietet, lass ich das weg. Voraallem, da es irgendwie auch nicht zur überprüfung nutzt. Wenn ich Joule oder so errechne, dann weiß ich ja nicht, woraus sich das dann zusammensetzt.

Und dann ist da noch eine letzte Frage: Wie kann ich mir die Formel für die Ablenkung in einem Plattenkondensator herleiten?
Gegeben: Angelegte Spannung,länge der Kondensatoren, Abstand der Kondensatoren, GEschwindichkeit des Objektes.

Hallo,

Und ja, ich hasse einheiten. Da kommt es bei mir, dass ich
meter als einheit mit masse als buchstabe vermische.

Dann begehst du den Fehler, in Formeln Zahlenwerte (mit Einheiten) und nicht-eingesetzte Größen zu verwenden.

Du kannst prinzipiell mit dem einsetzen von Zahlenwerten warten, bis du ein Ergebnis als Zahl haben willst - dann treten solche Fehler nicht mehr auf.

Grüße,
Moritz

Du kannst prinzipiell mit dem einsetzen von Zahlenwerten
warten, bis du ein Ergebnis als Zahl haben willst - dann
treten solche Fehler nicht mehr auf.

Du meinst also, dass ich solange umformen soll, bis die Unbekannte auf der einen Seite steht, und ich dann die Zahlen einsetzen muss. Aber so müssen wir nicht rechnen. Wir können Gleichungen im Taschenrechner auflösen lassen. Uns wird somit überflüssige einfache stumpfe Arbeit abgenommen. Nur zum Hinschreiben ist das dann ärgerlich, weil wir da eine Unumgeformte Gleichung haben, wo aber zahlen reinmüssen.

Ich könnte natürlich die Formeln umstellen, was auch eigentlich sinnvoller ist, aber ich blicke leichter durch, wenn ich vor mir bekannte Formeln habe.

Was ist denn mit meiner Frage?
Wir haben zwar eine Formelsammlung, aber da stehen natürlich solche Gleichungen nicht drin. Ich weiß nicht, wie ich sie mir herleiten kann.

Hallo,

gut, dass ich hier so selten reinschaue. Wenn ich das hier lese, dann
wird mir schon wieder ganz schwummerig:

Du meinst also, dass ich solange umformen soll, bis die
Unbekannte auf der einen Seite steht, und ich dann die Zahlen
einsetzen muss. Aber so müssen wir nicht rechnen. Wir können
Gleichungen im Taschenrechner auflösen lassen. Uns wird somit
überflüssige einfache stumpfe Arbeit abgenommen. Nur zum
Hinschreiben ist das dann ärgerlich, weil wir da eine
Unumgeformte Gleichung haben, wo aber zahlen reinmüssen.

Du bist also nicht einmal in der Lage, in fertige Gleichungen ein
paar Größen (Zahlen + Einheiten) einzutragen und damit zu rechnen?
Welche Schule besuchst Du denn, die 11 Klassen hat und so einen Murks
Produziert? Und wenn man ein Ergebnis ohne Einheit angibt, dann ist
das vollkommen wertlos. Günstigstenfall kann man anhand der
Zehnerpotenz erahnen, welche Einheit denn passen könnte, aber es ist
in jedem Falle eine Zumutung gegenüber dem Leser.

Ich könnte natürlich die Formeln umstellen, was auch
eigentlich sinnvoller ist, aber ich blicke leichter durch,
wenn ich vor mir bekannte Formeln habe.

Offenbar nutzt Du auswendig gelerntes Wissen aber vollkommen Sinnfrei
und ohne jeden Durchblick. Das kann nur in einer schlechten Note
enden, wenn irgendwann mal eine Klausur geschrieben wird.

Wir haben zwar eine Formelsammlung, aber da stehen natürlich
solche Gleichungen nicht drin. Ich weiß nicht, wie ich sie mir
herleiten kann.

Dann hat es Dein Lehrer versäumt, Dir das beizubringen. Oder aber Du
warst gerade krank oder so.

Zur Lösung physikalischer Probleme gehört zunächst einmal unbedingt,
dass man das Problem verstanden haben muss, bevor man zur
Formelsammlung greift.

Irgend eine Kraft zieht das Objekt im Looping nach unten. Welche
könnte das wohl sein? Du brauchst eine andere Kraft, um
gegenzuhalten. Welche könnte das sinnvollerweise sein? Der Rest ist
dann zur Not wieder Formelsammlung.

Gruß

Fritze

1 Like

Hallo,

Du kannst prinzipiell mit dem einsetzen von Zahlenwerten
warten, bis du ein Ergebnis als Zahl haben willst - dann
treten solche Fehler nicht mehr auf.

Du meinst also, dass ich solange umformen soll, bis die
Unbekannte auf der einen Seite steht, und ich dann die Zahlen
einsetzen muss.

Richtig.

Was ist denn mit meiner Frage?

Die wurde dir doch schon beantwortet.
Und zu deiner Gegenfrage „warum nicht einfach…“ - wie kommst du denn darauf? Ist das physikalisch sinnvoll? kommst du zu dem gleichen Ergebnis?

Grüße,
Moritz

Also entweder bin ich zu dumm zum Schreiben, oder du hast nicht richtig gelesen.

  1. Natürlich bin ich in Der Lage damit zu rechnen. Und ich Schreibe IMMER in Arbeiten oder Übungen mit den Einheitsangaben! Allerdings kannst du dir vielleicht vorstellen, dass eine unumgeformte Gleichung wo Zahlen und Unbekannte drin stehen sehr unübersichtlich aussieht! Deswegen habe ich es am liebsten, wenn ich nur eins von beidem habe.
    In der Rechnung sehe ich kein Nutzen der Einheiten. Deswegen schreibe ich sie für mich immer nur in die Ergebnisse!

  2. Nein, ich versuche es zu verstehen! Ich nutze die Formeln so, wie ich es auch nachvollziehen kann. Das hat nichts mit dem Umstellen zu tun. Bei dem umstellen habe ich zusätzliche Arbeit, was nur die Fehlerquelle erhöht!

  3. Vielleicht hast du festgestellt, dass mein Problem das war, das ich die falschen Kräfte gleichgesetzt habe. Das habe ich verstaden, und ist ja schon längst beantwortet. Meine Frage war über eine andere Aufgabe, die ich nicht verstanden habe. Und darauf habe ich noch keine Antwort erhalten. Und dabei ist es ja eben das wichtige, dass man sich die Formel herleitet und nicht stumpf damit rechnet. Und da fehlt mir der Lösungsansatz. Also:

Wie kann ich mir die Formel für die Ablenkung in einem :stuck_out_tongue:lattenkondensator herleiten?
Gegeben: Angelegte Spannung,länge der Kondensatoren, Abstand der :Kondensatoren, Geschwindichkeit des Objektes.

Hallo erstmal.

Und ja, ich hasse einheiten. Da kommt es bei mir, dass ich
meter als einheit mit masse als buchstabe vermische.

Da hilft nur Übung. Aber diese Selbstdisziplin hilft mit dumme Fehler zu vermeiden.

Und dann ist da noch eine letzte Frage: Wie kann ich mir die
Formel für die Ablenkung in einem Plattenkondensator
herleiten?
Gegeben: Angelegte Spannung,länge der Kondensatoren, Abstand
der Kondensatoren, GEschwindichkeit des Objektes.

Anschaulich: „Bewegung ist die Summe angreifender Kräfte“
Und eine Skizze könnte auch nicht schaden (sofern richtig):

| /\ |
| | |
| | |

1 2 3 

1 = Kondensator 1
2 = Wegstrecke des Objekts mit Geschwindigkeit
3 = Kondensator 2
4 = Abstand der Kondensatoren

Jetzt braucht man wohl Formeln wie „Elektrische Feldstärke“,…
Stichworte wären jedenfalls: gleichförmige Bewegung, Kondensator, Magnetismus,…

mfg M.L.

Hallo,

ah, so geht das also. Ich muss die Gewichtskraft gleich der
zentripetalkraft setzen, aber warum so kompliziert?

ich sehe nichts Kompliziertes.

Kann ich nicht 9,81=v²/r rechnen?

Was soll das für einen Vorteil haben? Diese Aufgaben haben meistens zwei Teile: Erstens das „physikalische Setup“, zweitens die Zahlenwerte. Ich finde es sinnvoll, diese beiden Teile zu trennen. Zuerst überlegt man sich, welches Modell dem in der Aufgabenstellung sprachlich beschriebenen Setup entspricht (Beispiel: Ein Golfspieler, schlägt seinen Ball mit einer Geschwindigkeit von … unter einem Winkel von … gegen die Horizontale ab… –> Modell „schiefer Wurf“), dann „übersetzt“ man es in Mathe. Hat man alle nötigen Ausgangformeln gefunden, versucht man, durch geeignete Umformungen der Gleichungen Formeln für die unbekannten Größen abzuleiten. Das tut man, ohne an irgendwelche Zahlenwerte überhaupt nur zu denken. Hat man alle Endformeln auf dem Papier stehen, freut man sich, weil man den wesentlichen und anspruchsvollen Teil der Aufgabe damit gelöst hat. Erst danach wertet man die Formeln für die angegebenen Zahlenwerte aus. Das ist eine banale Tätigkeit, die sich im Tippen auf einem Taschenrechner erschöpft.

Und ja, ich hasse einheiten. Da kommt es bei mir, dass ich
meter als einheit mit masse als buchstabe vermische.

Das ist ein leicht zu beseitigendes Problem. Du musst nur darauf verzichten, sofort irgendwelche blöden Zahlenwerte irgendwo einzusetzen.

Und da das eigentlich nur wieder kürzen und somit eine weitere
Fehlerquelle bietet, lass ich das weg.

Das halte ich für keine gute Entscheidung.

Und dann ist da noch eine letzte Frage: Wie kann ich mir die
Formel für die Ablenkung in einem Plattenkondensator
herleiten?
Gegeben: Angelegte Spannung,länge der Kondensatoren, Abstand
der Kondensatoren, GEschwindichkeit des Objektes.

Alle nötigen Ausgangsformeln aufstellen:

E = U/d
F = q E
F = m a
vlängs = l/t
vquer = a t

Mit E = elektrische Feldstärke im Kondensator, U = Kondensatorspannung, d = Kondensatorplattenabstand, F = Kraft auf das Teilchen, q = Ladung des Teilchens, l = Kondensatorplattenlänge, m = Masse des Teilchens, a = Beschleunigung des Teilchens in Querrichtung (in Längsrichtung wird es nicht beschleunigt), v = Geschwindigkeit des Teilchens in Längs- bzw. Querrichtung, t = Verweildauer des Teilchens im Kondensator.

Das Ableiten der Endformel überlasse ich Dir. Ergebnis: vquer = q/m U/d l/vlängs

Gruß
Martin

Anmerkung
Hallo,

Allerdings kannst du dir vielleicht
vorstellen, dass eine unumgeformte Gleichung wo Zahlen und
Unbekannte drin stehen sehr unübersichtlich aussieht!

Deswegen macht man das auch nicht so. Man schreibt die Zahlen in den vorderen Teil und dahinter eine Eckige Klammer mit allen Masseinheiten. Sozusagen zwei Gleichungen in einer Zeile.
Die Masseinheiten zu verwenden hat ein paar guter Gründe:

  • wie willst Du wissen, ob die errechnete Zahl z.B. m/s oder Km/h angibt?
  • wie willst Du wissen, ob die eingesetzten Zahlen die richtigen sind? Auch in der Aufgabenstellung könnte die Geschwindigkeit mal als m/s und mal als Winkel pro Zeit angegeben sein. Dann sollte man schon passend umrechnen, um nicht Äpfel und Birnen zu Obstsalat zu addieren.
  • wie willst Du prüfen, ob die verwendeten Gleichungen überhaupt die richtigen sind? Wenn für die Geschwindigkeit z.B. kg/h herauskommen weißt Du sofort, dass da was nicht gepasst hat.
  • oftmals kann man aus den sich ergebenden Masseinheiten sogar herleiten, wie die Formel wohl lauten muss - auch ohne Formelsammlung.
  1. Nein, ich versuche es zu verstehen! Ich nutze die Formeln
    so, wie ich es auch nachvollziehen kann. Das hat nichts mit
    dem Umstellen zu tun. Bei dem umstellen habe ich zusätzliche
    Arbeit, was nur die Fehlerquelle erhöht!

Falsch. Das Umstellen ist nicht einfacher, überflüssiger, blöder Unsinn. Das Umstellen folgt einer Logik, die den Zusammenhang zwischen den einzelnen Formeln und Größen verdeutlicht, sogar verinnerlicht. wer zwanzigmal Beschleunigung, Geschwindigkeit, Strecke, Zeit hin- und hergerechnet hat, braucht dafür keine Formelsammlung mehr. Wer das gleiche Problem zwanzigmal in den Rechner eingetippt hat, weiß dagegen immer noch nicht den Unterschied zwischen km/h und m/s. Er hat auch keine Vorstellung von der Größenordnung des Ergebnisses.
Ich erlebe nahezu täglich genau das von meinen Studenten. Da werden dann Heizlüfter mit einer Leistungsaufnahme von 10kW errechnet. Oder Motoren einer Größe von 10cm Länge und 5cm Durchmesser, die einen Autobus antreiben könnten. Weil ihnen die Masseinheiten leider gar nichts sagen - die hängen ja nur so an den Zahlen dran.

Gruß
loderunner

2 Like

so liebt euch doch wieder.owt
.

Hola.

Und ja, ich hasse einheiten. Da kommt es bei mir, dass ich
meter als einheit mit masse als buchstabe vermische. Und da
das eigentlich nur wieder kürzen und somit eine weitere
Fehlerquelle bietet, lass ich das weg. Voraallem, da es
irgendwie auch nicht zur überprüfung nutzt. Wenn ich Joule
oder so errechne, dann weiß ich ja nicht, woraus sich das dann
zusammensetzt.

Absolut groteske Sichtweise. Wenn etwas als Regulativ und Kontrollmöglichkeit für den Schüler vorhanden ist, dann die Probe über die Einheiten. Du darfst nur nicht gleich mit Zahlenwerten losrechnen, sondern mußt Freundschaft mit der Buchstabenrechnung schließen.

Ein Schüler in der 11. Klasse sollte außerdem begriffen haben, aus welchen SI-Einheiten sich die „üblichen“ Einheiten zusammensetzen. Gegebebenfalls muß man zumindest wissen, wo es nachzuschlagen gilt.
Solche Umrechnungen hatten wir damals an der Realschule - folgerichtig muß euer Lehrer wohl höchstens Durchschnitt sein.

Zudem scheint es bei euch das gefürchtetste aller Korrektursymbole („unlogisch“) nicht zu geben?! Wer falsche Einheiten zum Schluß herausbekommt, ist grundsätzlich mit deutlichem Punktabzug zu belohnen, denn bei einem Minimum an ergebnisüberprüfung hätten solche Fehler auffallen müssen.
Komische Zustände bei euch im Physikunterricht. -.-

MfG

1 Like

Hola.

Du meinst also, dass ich solange umformen soll, bis die
Unbekannte auf der einen Seite steht, und ich dann die Zahlen
einsetzen muss.

Wie denn sonst? So lernt man das mit den Gleichungen seit der 5. Klasse.

Aber so müssen wir nicht rechnen. Wir können
Gleichungen im Taschenrechner auflösen lassen.

Bitte? Sag bloß, bei euch ist CAS, also Computer-Algebra, erlaubt?
Das gibts doch gar nicht. Braucht man sich ja nicht wundern, daß Du wenig bis gar keine Übersicht über Einheiten und handwerkliche Fertigkeiten beim Gleichungslösen zeigst…

Uns wird somit überflüssige einfache stumpfe Arbeit abgenommen.

Jaja. Das Erzählen die Befürworter für Computer-Algebra im Schulunterricht immer - weder konnte dafür mit klassischem Unterricht bis zum heutigen Tag auch nur entfernt ein Beweis erbracht werden, noch ist diese Sichtweise sinnvoll.

Auch vermeintlich „stumpfe“ Handrechnung schult - bis in die Oberstufe auf jeden Fall.
Zudem bist Du schließlich noch nicht an der Uni, wo es auch außerhalb der Prüfung viel zu rechnen gibt…

Und um Dir einen freudigen Ausblick zu geben: Falls Du einen Studiengang belegen solltest, indem die Höhere Mathematik eine Rolle spielt, kannst Du Dich fürs erste Studienjahr schonmal auf generelles Taschenrechnerverbot und Formelsammlungsverbot freuen. Ob es jede Uni so handhabt, weiß ich nicht, und ist wohl auch unwahrscheinlich. Dennoch ist diese Beschränkung auf die Hilfsmittel „Kopf“ und „Hand“ häufiger zu finden.

Wäre ziemlich gespannt, wie Du dann Deine Klausuren bestreitest, wenn Du jetzt nichtmal mehr ohne Rechner klarkommst.

Außerdem neigen die Physiker gegenüber Nebenfächlern zu einer schockierend harten Bewertung. Bei uns gab es teilweise 0 Punkte für eine VÖLLIG RICHTIG GELÖSTE Aufgabe, wo der Student die Maßeinheit beim Endergebnis vergessen hatte. Beliebt waren auch rücksichtslose Punktabzüge, wenn man mathematisch handwerkliche Fehler beging, bspw. im letzten oder vorletzten Umformungsschritt ein Minuszeichen nicht mit auf die andere Seite genommen und weiß der Geier warum unter den Tisch fallen lassen.

Ich könnte natürlich die Formeln umstellen, was auch
eigentlich sinnvoller ist, aber ich blicke leichter durch,
wenn ich vor mir bekannte Formeln habe.

Nein, Du blickst gar nicht durch. Du weist deutliche Symptome der Krankheit „Auswendiglernen vorgefertigter Standardformeln“ auf, ohne den Durchblick für die dahinterstehenden Konzepte entwickelt zu haben.

Und nächstes Jahr willst Du Abitur ablegen?!

Ein Tip: Besorge Dir ein Physikbuch, welches den Stoff durch Text vermittelt und auf mathematische Darstellung weitestgehend verzichtet.

Was ist denn mit meiner Frage?
Wir haben zwar eine Formelsammlung, aber da stehen natürlich
solche Gleichungen nicht drin. Ich weiß nicht, wie ich sie mir
herleiten kann.

Genau darum geht es. Du mußt dieses Stadium schnellstens überwinden und eine strukturierte, logische Arbeitsweise erlernen - was normalweise schon in der Mittelstufe Voraussetzung für viele Dinge ist.

MfG

OK. Da keiner auch nur in Ansätzen meiner Meinung ist liege ich wohl falsch und werde in Zukunft so rechnen wie ihr es vorschlägt.

Zu dem Taschenrechner: Ihr habt recht, in einigen Sachen rostet man ein. Allerdings sehe ich bei anderen Schulen, dass sie auch viel leichtere Sachen rechnen. Und wenn ich mir slche Sachen anschaue, wie es bei der Raketengleichung war, dass man für jede Sekunde über 2 Minuten eine neue Rechnung machen musste. Das kann man nun mal nicht per hand, oder Punktwolken mit über 15 Punkten. Das hat bei mir 10 Min gedauert, die ganze „Sose“ über und unter den Bruchstrich zu schreiben. Aber ist ja auch nicht so wichtig. Umformen kann sogar ich.

Und was ihr gut erkannt habt ist, dass ich praktisch keine Physikkentnisse habe. Das liegt daran, dass unser Physikunterricht bis zur Oberstufe gleich 0 war. Wir haben nie irgendetwas mal ausgerechnet! Maximal geschaut, wie das funktioniert.

Aber ich habe heute mir die eine Aufgabe erklären lassen. Ich habe mir brav die Formel hergeleitet, und das ganz ohne Taschenrechner, oder Formelsammlung.

Danke für eure Hilfen, auch wenn ich mich wohl ziemlich unbeliebt gemacht habe. :stuck_out_tongue:

Hallo,

auch wenn ich mich wohl ziemlich
unbeliebt gemacht habe. :stuck_out_tongue:

aber keineswegs!
Offensichtlich hast Du aus den Antworten hier doch auch etwas mitgenommen. Und für das ‚System‘ kannst Du doch nun wirklich nichts.
Gruß
loderunner