Liebe Alle,
mein Physiklehrer (Klasse 11) hat mich herausgefordert, folgende Aufgabe zu loesen:
g=9,8 m/s^2
Es soll eine staehlerne Rampe um Eisbloecke zu befoerdern gebaut werden.
Wenn µ=0,05, wie gross muss der Winkel der Rampe zur Horizontalen sein damit das Eis darauf mit konstanter Geschwindigkeit, also ohne Beschleunigung, runtergleitet (nachdem man es angestossen hat)?
Meiner Meinung nach fehlt zum Loesen dieser Aufgabe eine Angabe bezueglich der Masse der zu rutschenden Eisbloecke.
Wie seht Ihr das? Sieht jemand einen Weg diese Aufgabe zu loesen?
Ist das vielleicht irgendein Spezialfall (Eis auf Stahl)?
Es wurde keine Angabe dazu gemacht ob die Oberflaeche des Eises eventuell angeschmolzen ist.
mein Physiklehrer (Klasse 11) hat mich herausgefordert,
folgende Aufgabe zu loesen:
Naja, aber dann wäre es doch unfair, wenn wir das jetzt verraten würden. Aber Du bekommst es auch allein raus. Es ist lösbar, und auch nicht so schwer. Ohne Beschleunigung - also die Summe aller angreifenden Kräfte muss Null sein. Welche Kräfte sind das? Na usw.
Meiner Meinung nach fehlt zum Loesen dieser Aufgabe eine
Angabe bezueglich der Masse der zu rutschenden Eisbloecke.
Ja, die Angabe fehlt. Du musst die Masse aber auch gar nicht wissen. Eine 3.8 mal so große Masse will zwar auch 3.8 mal so gerne runterrutschen (wegen 3.8-facher Gewichtskraft ist auch die Hangabtriebskraft 3.8 mal so groß), aber sie drückt auch 3.8 mal so stark auf den Boden, was in einer 3.8 mal so großen Gleitreibungskraft resultiert. Ergebnis: Bei 3.8-facher Masse steht einer 3.8-fachen Hangabtriebskraft eine 3.8-fache Gleitreibungskraft gegenüber, und die Vektorsumme dieser beiden Kräfte ist ebenso Null wie im ursprünglichen Fall. Mit diesem Wissen kannst voraussagen, dass sich die Masse an irgendeiner Stelle in Deiner noch durchzuführenden Rechnung herauskürzen muss.
Wie seht Ihr das? Sieht jemand einen Weg diese Aufgabe zu
loesen?
Ja, aber nicht mit dem Satz des Pythagoras, weil mit dem nicht der Neigungswinkel der Rampe ins Spiel kommt.
Ist das vielleicht irgendein Spezialfall (Eis auf Stahl)?
Nein.
Es wurde keine Angabe dazu gemacht ob die Oberflaeche des
Eises eventuell angeschmolzen ist.
Irgendeinen Reibungskoeffizienten μ wird das Eis auf dieser Oberfläche haben. Vom ihm hängt der Neigungswinkel der Rampe ab.
ist das ne bilinguale Schule oder redet man jetzt im Physikunterricht so vornehm?
Martin hats doch schon verraten, dass die Masse sich rauskürzt.
Die Reibungskraft (µ mal Normalkraft) muss gleich der Hangabtriebskraft sein. Und wie groß diese Kräfte sind, bekommst Du mit Deinem rechtwinkligen Dreieck raus, aber nicht mit dem Pythagoras, sondern indem Du mal den Sinus und den Kosinus des Neigungswinkels aufschreibst.
Hallo,
netforce muss 0 sein: Ffriction = Fapplied; Ff^2+Fnormal^2 =
mg^2 => Ffriction = (mg^2 - Fnormal^2)^2 = Fapplied…
ist das ne bilinguale Schule oder redet man jetzt im
Physikunterricht so vornehm?
Martin hats doch schon verraten, dass die Masse sich
rauskürzt.
Die Reibungskraft (µ mal Normalkraft) muss gleich der
Hangabtriebskraft sein. Und wie groß diese Kräfte sind,
bekommst Du mit Deinem rechtwinkligen Dreieck raus, aber nicht
mit dem Pythagoras, sondern indem Du mal den Sinus und den
Kosinus des Neigungswinkels aufschreibst.
Olaf
Nein, die schule ist nicht bilingual, sie ist nur englischsprachig (befinde mich gerade im englischsprachigen ausland). die ganzen begriffe habe ich noch nie auf deutsch gehoehrt deshalb nutze ich einfach die englischen. ich hoffe, jeder hat wenigstens das noetigste verstanden.
ich praeferiere gutes englisch gegenueber schlechtem deutsch. von den englischen begriffen weiss ich wenigstens dass sie stimmen.
danke an alle, ich glaube ich habe es jetzt… (keine sorge, bin nicht ansteckend)
ich weiss, dass µ 0,05 entspricht. also F(friction) ueber F(normal) gleich 0,05 ueber 1. damit kann ich ausrechnen dass der tan^-1(1/0,05) der winkel, und somit 87,14 grad gross ist. wenn man die seiten verlaengert, weil groessere eisbloecke befoerdert werden, veraendert sich nicht das verhaeltnis, der winkel bleibt also immer gleich und dadurch ist die masse unwichtig.
richtig?
vielen dank fuer die richtigen denkanstoesse.
gruss
postskriptum: @Olaf
Martin hat wohl gleichzeitig geschrieben. jedenfalls hatte ich seinen beitrag noch nicht gelesen als mein artikel erschien. danke jedenfalls ebenfalls an Martin.
ich weiss, dass µ 0,05 entspricht. also F(friction) ueber
F(normal) gleich 0,05 ueber 1. damit kann ich ausrechnen dass
der tan^-1(1/0,05) der winkel, und somit 87,14 grad gross ist.
wenn man die seiten verlaengert, weil groessere eisbloecke
befoerdert werden, veraendert sich nicht das verhaeltnis, der
winkel bleibt also immer gleich und dadurch ist die masse
unwichtig.
richtig?
Das Ergebnis ist richtig. Üblicherweise bezeichnet man nur den Winkel andersrum, also 0° entspricht einer horizontalen Ebene, und je größer der Winkel ist, desto steiler der Hang. 90° wäre dann eine senkrechte Wand.
Dann ist die Hangabtriebskraft m*g*sinAlpha und die Normalkraft m*g*cosAlpha, und die Reibungskraft eben µ*m*g*cosAlpha.
Und dann ist tanAlpha = µ und Alpha=2,86°
Das ist übrigens auch der maximal mögliche Schüttwinkel von Schüttgut (z.B. Sand oder Getreide) mit eben diesem Reibungskoeffizienten.
Das ist übrigens auch der maximal mögliche Schüttwinkel von
Schüttgut (z.B. Sand oder Getreide) mit eben diesem
Reibungskoeffizienten.
Das ist allerdings interessant, wie du darauf kommst. Im Zusammenhang mit den ägyptischen Pyramiden las ich mal, dass ein allgemeiner Schüttwinkel bei ca. 43° liegen solle als Optimum bei Sand/Erde.
Was hat Sand für einen „Reibungskoeffizienten“? Sicherlich gibts es einen Unterschied zwischen feinsten Pulver geringer Dichte mit runder Form und Betonklötzen, würfelförmig. Aber wieso soll das nur ca. 3° sein??? Manch zähe Flüssigkeit hat einen höheren Schüttwinkel.
Das ist übrigens auch der maximal mögliche Schüttwinkel von
Schüttgut (z.B. Sand oder Getreide) mit eben diesem
Reibungskoeffizienten.
Das ist allerdings interessant, wie du darauf kommst. Im
Zusammenhang mit den ägyptischen Pyramiden las ich mal, dass
ein allgemeiner Schüttwinkel bei ca. 43° liegen solle als
Optimum bei Sand/Erde.
Was hat Sand für einen „Reibungskoeffizienten“? Sicherlich
gibts es einen Unterschied zwischen feinsten Pulver geringer
Dichte mit runder Form und Betonklötzen, würfelförmig. Aber
wieso soll das nur ca. 3° sein??? Manch zähe Flüssigkeit hat
einen höheren Schüttwinkel.
„mit eben diesem Reibungskoeffizienten“. Ich schätze 'mal, dass rote Grütze oder eine dicke Jägersoße einen Schüttungswinkel von 3° hat.