Thema: Physik - Hilfethread

So, ich eröffne mal so ein Thread und brauche direkt Hilfe xD

Frage: a) Ein Auto (1000 kg) startet und legt in den ersten 10s 100m zurück. Welche Kraft war dazu nötig?
b) Welche Kraft hätte für die halbe Strecke gereicht


Die a) hab ich lösen können:

s = a/2 * t²

a = 2m/s

F = m * a

F = 1000 * 2 = 2000 N

Stimmt das?

Und ich weiß nicht, wie die b) geht ^^'


Und noch eine Aufgabe, die ich nicht verstehe:

a) Bestimmen Sie die Beschleunigungen für Gang 1 und Gang 2 in beiden Diagrammen.
b) Wie groß ist die jeweils beschleunigte Kraft, wenn das Auto mit Fahrer eine Masse von 1200 kg hat?
c) Wie groß ist die Kraft, die den Fahrer (80 kg) beschleunigt?
d) Wie groß ist die zusätzliche Masse der Zuladung



a) Gang 1 dürfte so gehen:

62 km/h -> 223,2 m/s

a = v/t

a= 223,2 m/s : 4,5 s

a = 49,6 m/s


b) Für Gang 1:

F = m * a

F = 1200 * 49,6

F = 59520 N

Ich weiß nicht, wie der 2.Gang geht, also kann ich das hier auch nicht ausrechnen

c)

F = 80 * 49,6

F = 3968 N

Stimmt das?

d) Keine Ahnung


Ich hoffe ihr könnt mir helfen...

Und noch eine Aufgabe, die ich nicht verstehe:

a) Bestimmen Sie die Beschleunigungen für Gang 1 und Gang 2 in beiden Diagrammen.
b) Wie groß ist die jeweils beschleunigte Kraft, wenn das Auto mit Fahrer eine Masse von 1200 kg hat?
c) Wie groß ist die Kraft, die den Fahrer (80 kg) beschleunigt?
d) Wie groß ist die zusätzliche Masse der Zuladung



a) Gang 1 dürfte so gehen:

62 km/h -> 223,2 m/s

a = v/t

a= 223,2 m/s : 4,5 s

a = 49,6 m/s

Also da seh ich schon am ergebnis, dass da was nicht stimmen kann. Kein Auto der Welt schafft eine Beschleunigung von 49,6m/s². Der Fehler liegt bei der Umrechnung von km/h zu m/s. Du musst die 62km/h mit 3,6 dividieren und nicht multiplizieren, um m/s zu erhalten.

b) Für Gang 1:

F = m * a

F = 1200 * 49,6

F = 59520 N

Hier musst du halt noch die neu errechnete Beschleunigung einsetzen.

Der zweite Gang geht eigentlich genauso wie der erste Gang, Du schaust ins Diagramm über welchen Zeitraum das Auto im zweiten Gang beschleunigt. Dann bildest du die Differenz aus der Höchstgeschwindigkeit und der niedrigsten Geschwindigkeit im zweiten Gang,
Dies setzt du dann einfach in a=v/t ein.

c)

F = 80 * 49,6

F = 3968 N

Stimmt das?

Ja wenn du für die Beschleunigung den richtigen Wert einsetzt

d) Keine Ahnung


Ich hoffe ihr könnt mir helfen

Ich habe versucht das kleingedruckte unter dem Diagramm zu entziffern und sofern ich es verstanden habe, beschreibt der untere Graph die Beschleunigung des Autos mit Zuladung.

Man weiß, dass das Auto ohne Zuladung inklusive Fahrer eine Masse von 1200kg hat. Ich bezeichne mal die Zuladung mit m.
Dann gilt F=(1200+m)*b
dabei kann man einen beliebigen Gang nehmen. Ich nehme mal den ersten Gang. Dann ist b die Beschleunigung des Autos im ersten Gang mit Zuladung. Dies lässt sich am unteren Graphen berechnen.
Außerdem gilt F=m*a mit a als Beschleunigung des autos ohne zuladung, was bereits in der teilaufgabe a) berechnet werden muss.
die beschleunigende Kraft F des Autos ist immer dieselbe. Daraus folgt
m*a=(1200+m)*b
hier müssen die entsprechenden werte für a und b eingesetzt werden und schließlich muss die gleichung dann nach m aufgelöst werden, um das erwünschte ergebnis zu erhalten.
Ich hoffe ich konnte helfen.

Vielen Dank


Jetzt hab ich ein neues Problem:

Ein Auto fährt mit 72 km/h gegen eine Mauer. Als Bremsweg für den angeschnallten 70 kg schweren Fahrer dient die Länge der Knautschzone des Autos von 0,5m

Wie groß ist die mittlere Bremsverzögerung und wie lange dauert der "Abbremsvorgang"?

So und ich hab das jetzt so gerechnet:

72 km/h = 20 m/s

(1) a = v/t

(2) s = a/2 * t² => 2 * s = a * t²

Einsetzungsverfahren... (1) in (2)

2 * s = v/t * t²

=> 2 * s = v * t

Dann habe ich die Werte eingesetzt...

2 * 0,5 = 20 * t

=> 1/20 s

Also ist a = 20 / (1/20) = 400

400 m/s !

Das erscheint mir ein wenig zuviel...

Wo liegt der Fehler ?

Kimmel

Vielen Dank


Jetzt hab ich ein neues Problem:

Ein Auto fährt mit 72 km/h gegen eine Mauer. Als Bremsweg für den angeschnallten 70 kg schweren Fahrer dient die Länge der Knautschzone des Autos von 0,5m

Wie groß ist die mittlere Bremsverzögerung und wie lange dauert der "Abbremsvorgang"?

So und ich hab das jetzt so gerechnet:

72 km/h = 20 m/s


(1) a = v/t

(2) s = a/2 * t² => 2 * s = a * t²

Einsetzungsverfahren... (1) in (2)

2 * s = v/t * t²

=> 2 * s = v * t

Dann habe ich die Werte eingesetzt...

2 * 0,5 = 20 * t

=> 1/20 s

Also ist a = 20 / (1/20) = 400

400 m/s !

Das erscheint mir ein wenig zuviel...

Wo liegt der Fehler ?

Ich kann keinen fehler in der rechnung entdecken. Das kann wohl hinkommen. 50cm Verzögerungsweg ist nicht viel. Wenn das Auto eine normale vollbremsung bei der geschwindigkeit machen würde, so würde es einen bremsweg von schätzungsweise 50m benötigen. Das ist 100 mal so viel, wie der fahrer hat. deswegen wird der Fahrer auch wohl tot sein, weil eine Verzögerung von 400m/s² überlebt kein mensch.

OmegaPirat

Ich kann keinen fehler in der rechnung entdecken. Das kann wohl hinkommen. 50cm Verzögerungsweg ist nicht viel. Wenn das Auto eine normale vollbremsung bei der geschwindigkeit machen würde, so würde es einen bremsweg von schätzungsweise 50m benötigen. Das ist 100 mal so viel, wie der fahrer hat. deswegen wird der Fahrer auch wohl tot sein, weil eine Verzögerung von 400m/s² überlebt kein mensch.

Da sieht man wieder, dass die meisten Aufgaben nicht der Realität entsprechen. Denn sicherlich hätte der Fahrer zuvor gebremst => v wird niedriger. Und um zu sehen, wie stark der Fahrer drunter leidet, ist es sicherlich hilfreich zu ermitteln welche Energie die Knautschzone und der Airbag absorbieren.

P.S.
Warum sprecht ihr von Verzögerung? Die 400m/s^2 ist doch einfach die notwendige Beschleunigung um die Geschwindigkeuit auf 0 zu reduzieren.

The Fallen

P.S.
Warum sprecht ihr von Verzögerung? Die 400m/s^2 ist doch einfach die notwendige Beschleunigung um die Geschwindigkeuit auf 0 zu reduzieren.

Weil es sich hierbei um eine negative Beschleunigung handelt, der Fahrer also abgebremst wird. In diesem Fall spricht man von Verzögerung.

OmegaPirat

Weil es sich hierbei um eine negative Beschleunigung handelt

Das hängt nur von der Wahl des Koordinatensystems ab.^^

Ich brauch wieder Hilfe *schäm*

Ein Fallschirmspringer sinkt an einem Schirm (Durchmesser = 8m) zu Erde. Der Cw - Wert des Schirms ist Cw = 1,5, die Masse des Springers sei 70 kg.

a) Mit welcher Geschwindigkeit kommt er auf?
b) Aus welcher Höhe müsste er ohne Schirm springen, damit er dieselbe Geschwindigkeit erreicht?


Die Aufgabe a) hab ich lösen können (3,74 m/s), aber wie krieg ich b) raus^^'?

@The Fallen
Die Beschleunigung ist unabhängig vom gewählten Koordinatensystem negativ.

@Kimmel
Hast du denn schon einen Ansatz?
die b ist doch leichter als die a. Soll man denn annehmen, dass auf dem Fallschirmspringer keine Reibungskraft wirkt, weil kein cw wert für den fallschirmspringer gegeben ist und seine größte querschnittsfläche kennt man auch nicht.
Ansonsten gilt h=1/2*g*t²
und a=dv/dt
t=v/a
h=1/2*v²/g
Jetzt ist das h gesucht für welches der springer eine geschwindigkeit von 3,74m/s erreicht

OmegaPirat

@The Fallen
Die Beschleunigung ist unabhängig vom gewählten Koordinatensystem negativ.

Hmm, ok es kommt darauf an, was du mit negativ meinst. Die Beschleunigung muss ja entgegengesetzt der Anfangsgeschwindigkeit sein, damit diese (der Betrag) kleiner wird. In diesem Sinne ist sie immer negativ, aber wenn du die x (oder welche Achse auch immer) so aufzeichnest, dass die Anfangsgeschwindigkeit negativ ist, dann wird die Beschleunigung automatisch positiv.

Wenn man die Bewegung von einem Auto betrachtet, so definiert man die Bewegungsrichtung i.d.R. als positiv. Wenn nun ein zweites Auto hinzukommt, welches entgegengesetzt zum ersten Auto fährt, so kann man die entgegen gesetzte Bewegungsrichtung durch ein Minus kennzeichnen. Die Beschleunigung ist aber eigentlich so definiert, dass eine positive Beschleunigung immer mit einer betragsmäßigen Geschwindigkeitszunahme und eine negative Beschleunigung mit einer betragsmäßigen Geschwindigkeitsabnahme verbunden ist. Mal angenommen ein Auto bremst von -20 auf -18m/s ab. die differenz wäre -18-(-20)=2, was eine positive Beschleunigung für eine Verzögerung zur Folge hätte. Die betragsmäßige Differenz beträgt allerdings 18-20=-2, was nach wie vor eine negative Beschleunigung zur Folge hätte.

Hmm, bei dieser Grapfik muss ich jetzt bei Anschnitt 2 den Gleitreibungskoofizienten [f(Gleitreibung)] ausrechnen...

Ich habe folgendes gemacht:

F = m * v

F = 110 kg * 0,5 m/s

F = 55 N

f(Gleitreibung) = F(Gleitreibung) / N

N = Gewichtskraft

-> N = 110 * 9,81

-> N = 1079,1

f(Gleitreibung) = 55 / 1079,1

f(Gl) = 0,05

Kann das stimmen?

Habe ich irgendwo was flasch gerechnet oder einen Denkfehler gemacht?

Du hast bereits am Anfang etwas verwechselt. F= m * a
Jetzt musst du herausfinden bzw. wissen wie man von v auf a kommt und der Rest sollte klar sein.

The Fallen

Du hast bereits am Anfang etwas verwechselt. F= m * a
Jetzt musst du herausfinden bzw. wissen wie man von v auf a kommt und der Rest sollte klar sein.

Hmm, er bremst doch nicht, sondern tritt einfach nicht mehr in die Pedale...
Kann ich dann hier denn die Beschleunigung nehmen?

Kimmel

Hmm, er bremst doch nicht, sondern tritt einfach nicht mehr in die Pedale...
Kann ich dann hier denn die Beschleunigung nehmen?

Klar bremst er nicht und tritt auch nicht in die Pedale. (Er fährt ja gar nicht mehr, sondern gleitet^^) Aber die Kraft ist immer gleich die Masse mal die Beschleuigung, weil Newton das so (ein bisschen anders, aber egal) definiert hat. Darum ist 2+2=4 egal ob du mit rot oder blau diese Gleichung schreibst und diese hast du ja aufgeschrieben: F = m * v anstatt F = m * a

Habe den Rest deiner Überlegungen angeschaut und finde keinen anderen Fehler.

Habe die Graphik genauer studiert: Es ist ja bei jedem Abschnitt eine andere Geschwindigkeit, kanst du diese Messreihe genauer erklären? Ich würde die Beschleunigung dort ablesen, wo die Geschwindigkeit abnimmt und zwar gleichmässig.

The Fallen

Klar bremst er nicht und tritt auch nicht in die Pedale. (Er fährt ja gar nicht mehr, sondern gleitet^^) Aber die Kraft ist immer gleich die Masse mal die Beschleuigung, weil Newton das so (ein bisschen anders, aber egal) definiert hat. Darum ist 2+2=4 egal ob du mit rot oder blau diese Gleichung schreibst und diese hast du ja aufgeschrieben: F = m * v anstatt F = m * a

Habe den Rest deiner Überlegungen angeschaut und finde keinen anderen Fehler.

Habe die Graphik genauer studiert: Es ist ja bei jedem Abschnitt eine andere Geschwindigkeit, kanst du diese Messreihe genauer erklären? Ich würde die Beschleunigung dort ablesen, wo die Geschwindigkeit abnimmt und zwar gleichmässig.

Hmm, ich rechne es nachher nochmal^^

Wie du siehst ist das ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm.
Bei Abschnitt 1 hat der Fahrer kurz beschleunigt und hat dann aufgehört in die Pedale zu treten (Abschnitt 2). Dann beschleunig er nochmal und bremst dann. Dann beschleunigt er ganz kurz und macht eine Vollbremsung.

Weiter brauche ich jetzt nicht mehr zu erklären oder xD?

Ah ok. Aber er beschleunigt nicht gleichmässig, plötzlich gibt er weniger "Gas" (Abschnitt 1) im Vergleich zu vor dem Knick. Es gibt also nur eine Stelle die du für die Reibung brauchen kannst. (Tip: Es ist nicht Abschnitt 2, weil sich da die Räder noch drehen.)

The Fallen

Ah ok. Aber er beschleunigt nicht gleichmässig, plötzlich gibt er weniger "Gas" (Abschnitt 1) im Vergleich zu vor dem Knick. Es gibt also nur eine Stelle die du für die Reibung brauchen kannst. (Tip: Es ist nicht Abschnitt 2, weil sich da die Räder noch drehen.)

Ja, stimmt^^

Was meinst du mit "weil sich da die Räder noch drehen" ?

Da bremst doch die Reibung das Fahrrad oder nicht...?

@the fallen
F=m*a ist keine definitionsgleichung und
@kimmel der ausdruck m*v ist der impuls also p=m*v. das ist eine definitionsgleichung. damit kann man auch F=m*a eleganter und allgemein gültiger formulieren, nämlich F=dp/dt.
Die beziehung zwischen geschwindigkeit und beschleunigung ist a=dv/dt, du musst also die steigung der kurve an den entsprechenden stellen bestimmen. dabei ist es nur möglich eine mittlere Beschleunigung zu bestimmen

Kimmel

Ja, stimmt^^

Was meinst du mit "weil sich da die Räder noch drehen" ?

Da bremst doch die Reibung das Fahrrad oder nicht...?

Ja schon, aber!
Welche Reibung bremst das Fahrrad? Es wird duch verschiedenes gebremst. Sagen wir mal, dass der Luftwiderstand vernachlässigbar ist. Wenn die Räder also drehen berühren sie den Boden und hier kommt das Problem: Sie drehen. Das Gleiten ist aber eine andere Bewegung. Das heisst das Fahrrad kann nur gleiten, wenn die Räder blockiert sind. Schau am besten mal nach, was ihr unter Gleiten definiert habt oder was man unter dem Gleiten versteht. Jetzt weisst du oder kannst vermuten, an welcher Stelle im Graphen du die Ableitung bzw. die Steigung bestimmen musst.
Und mit dem Lösung von OmegaPirat weisst du jetzt auch wie man von v auf a kommt.

@OmegaPirat
Du bist in dem Bereich Physik sehr kompetent, aber erzähle die Lösung bitte nicht sofort, sondern gib Hinweise. Dies fände ich pädagogisch sinnvoller.

OmegaPirat

@the fallen
F=m*a ist keine definitionsgleichung und
@kimmel der ausdruck m*v ist der impuls also p=m*v. das ist eine definitionsgleichung. damit kann man auch F=m*a eleganter und allgemein gültiger formulieren, nämlich F=dp/dt.

Ok F=dp/dt ist das Netonsche Axiom und du hast ja recht es wurde nicht definiert, sondern aufgestellt. Aber ich möchte nicht darüber philosophieren.