Thema: Physik - Hilfethread

The Fallen

...

Dann herrscht bei Abschnitt die Rollreibung, nicht?

Hmm, an der Stelle, wo das Fahrrad bremst, tritt die Gleitreibung in Kraft, oder?


Sieht es dann so aus:

dp = m * dv

F = dp/dt

Also => F = (m * dv)/dt

Das gilt nur für die Gleitreibung, richtig?

Kimmel

Dann herrscht bei Abschnitt die Rollreibung, nicht?

Hmm, an der Stelle, wo das Fahrrad bremst, tritt die Gleitreibung in Kraft, oder?

Erste Frage ist ein bisschen unklar, welchen Abschnitt meinst du?^^
Das Rollen ist so eine Sache für sich und furchtbar kompliziert.

Ja. Ich würde aber bei der Vollbremsung gucken, da man dort sicherlich davon ausgehen kann, dass sich die Räder nicht mehr drehen, sonst hat man höchstens das Gleiten der Bremsklötze auf den Felgen, aber da man nicht weiss wie stark diese betätigt werden ist das eine unsichere Sache.

Kimmel

Sieht es dann so aus:

dp = m * dv

F = dp/dt

Also => F = (m * dv)/dt

Da m in diesem Fall kostant ist, kannst du auch m aus der Klammer rausnehmen.

Was meinst du mit:

Kimmel

Das gilt nur für die Gleitreibung, richtig?

F = m * dv/dt gilt für alle Kräfte.

The Fallen

Erste Frage ist ein bisschen unklar, welchen Abschnitt meinst du?^^
Das Rollen ist so eine Sache für sich und furchtbar kompliziert.

Ja. Ich würde aber bei der Vollbremsung gucken, da man dort sicherlich davon ausgehen kann, dass sich die Räder nicht mehr drehen, sonst hat man höchstens das Gleiten der Bremsklötze auf den Felgen, aber da man nicht weiss wie stark diese betätigt werden ist das eine unsichere Sache.

Hups ^^

Ich meinte Abschnitt 2 xD

Da m in diesem Fall kostant ist, kannst du auch m aus der Klammer rausnehmen.

Ok

Was meinst du mit:


F = m * dv/dt gilt für alle Kräfte.

Hat sich durch deine Antwort erledigt^^



Danke für deine Hilfe^^

Neues Problem:

Wir haben in der Schule eine Wasserrakete gebaut und nun müssen wir berechnen, wie hoch sie ungefähr fliegen wird.

Ich weiß bereits, wie ich die Schubkraft berechnen kann, doch wie komm ich von der Schubkraft auf die Flughöhe?

nun überleg dir die resultierende kraft
sie ist ja schubkraft-gewichtskraft und nach newton ist immer F=m*a
das sollte dir weiter helfen

Kimmel

Neues Problem:

Wir haben in der Schule eine Wasserrakete gebaut und nun müssen wir berechnen, wie hoch sie ungefähr fliegen wird.

Zeichne zuerst alle Kräfte ein. Dann kommt die Erkenntnis von alleine.

P.S.
Du kannst dieses Problem auch mit der Energiererhaltung lösen.

OmegaPirat

nun überleg dir die resultierende kraft
sie ist ja schubkraft-gewichtskraft und nach newton ist immer F=m*a
das sollte dir weiter helfen

The Fallen

Zeichne zuerst alle Kräfte ein. Dann kommt die Erkenntnis von alleine.

P.S.
Du kannst dieses Problem auch mit der Energiererhaltung lösen.

Hmhm

(F(Schubkraft)-F(Gewichtskraft))/m

So, oder?

Damit habe ich die Beschleunigung.

Und da a = dv/dt ist, bekomme ich auch die Geschwindigkeit (Zeit in der das Wass gleichmäßig herausströmt: 0,4s)
Nach 0,4 s hört die Rakete auf zu beschleunigen.

Aber kann eine Geschwindigkeit von 80 m/s stimmen?
Ist mir irgendwie zuviel...

Und ähm, dann fliegt die Rakete ja mit der Geschwindigkeit weiter und die Gewichtskraft zieht immer stärker an die Rakete.

Und jetzt brauche ich den Punkt (maximale Flughöhe?), wo die Rakete aufhört nach oben zu fliegen und nach unten beschleunigt.

So und da hänge ich jetzt.
Mit welcher Formel kann ich diese ausrechnen?

Kimmel

Hmhm

(F(Schubkraft)-F(Gewichtskraft))/m

So, oder?

Damit habe ich die Beschleunigung.

Und da a = dv/dt ist, bekomme ich auch die Geschwindigkeit (Zeit in der das Wass gleichmäßig herausströmt: 0,4s)
Nach 0,4 s hört die Rakete auf zu beschleunigen.

Aber kann eine Geschwindigkeit von 80 m/s stimmen?
Ist mir irgendwie zuviel...

Und ähm, dann fliegt die Rakete ja mit der Geschwindigkeit weiter und die Gewichtskraft zieht immer stärker an die Rakete.

Und jetzt brauche ich den Punkt (maximale Flughöhe?), wo die Rakete aufhört nach oben zu fliegen und nach unten beschleunigt.

So und da hänge ich jetzt.
Mit welcher Formel kann ich diese ausrechnen?

Also wenn du die Kraftbilanzen betrachtest, erhälst du die dgl
ma=Dva-mg
Dabei sei D die masse an treibstoff, welche die rakete pro sekunde ausstößt
va ist die ausströmgeschwindigkeit des treibstoffs.
dabei gilt m(t)=m-Dt mit m als startmasse
daraus folgt
a=D/(m-Dt)*va-g
nun wird fleißig integriert und man erhält
v=va*ln(m/(m-Dt))-gt
die rakete beschleunigt 0,4 sekunden lang, also setzt du die entsprechenden werte ein
danach schaltet sich die schubkraft ab und nur noch die gravitationskraft ist wirksam
also
ma=-mg oder a=-g
daraus folgt
v=-gt+v0 dabei sei v0 die anfangsgeschwindigkeit nach dem versiegen der schubkraft
die maximale höhe wird bei v=0 erreicht sein
also
t=v0/g
für die höhe gilt
s=-1/2*g*t²+v0*t
daraus folgt
h=-1/2*v0²/g+v0²/g=1/2*v0²/g

dann fehlt noch die höhe, welche die rakete in den ersten 0,4 sekunden zurückgelegt hat
dazu würde ich das gefundene v(t) gesetz nochmals integrieren. den logarithmus kommt man durch partielle integration bei

OmegaPirat

Also wenn du die Kraftbilanzen betrachtest, erhälst du die dgl
ma=Dva-mg
Dabei sei D die masse an treibstoff, welche die rakete pro sekunde ausstößt
va ist die ausströmgeschwindigkeit des treibstoffs.
dabei gilt m(t)=m-Dt mit m als startmasse
daraus folgt
a=D/(m-Dt)*va-g
nun wird fleißig integriert und man erhält
v=va*ln(m/(m-Dt))-gt
die rakete beschleunigt 0,4 sekunden lang, also setzt du die entsprechenden werte ein
danach schaltet sich die schubkraft ab und nur noch die gravitationskraft ist wirksam
also
ma=-mg oder a=-g
daraus folgt
v=-gt+v0 dabei sei v0 die anfangsgeschwindigkeit nach dem versiegen der schubkraft
die maximale höhe wird bei v=0 erreicht sein
also
t=v0/g
für die höhe gilt
s=-1/2*g*t²+v0*t
daraus folgt
h=-1/2*v0²/g+v0²/g=1/2*v0²/g

dann fehlt noch die höhe, welche die rakete in den ersten 0,4 sekunden zurückgelegt hat
dazu würde ich das gefundene v(t) gesetz nochmals integrieren. den logarithmus kommt man durch partielle integration bei

Wir dürfen die Durchscnittsmasse nehmen [(Masse am Anfang + Masse voll)/2]. Zudem hab ich das Intergrieren noch nicht ^^'

Kimmel

Wir dürfen die Durchscnittsmasse nehmen [(Masse am Anfang + Masse voll)/2]. Zudem hab ich das Intergrieren noch nicht ^^'

Also dürft ihr die momentane masse als konstant annehmen und setzt sie als die durchschnittsmasse?
Wie ich das nicht mag, wenn man Dinge behandelt, wofür das mathematische Rüstzeug noch nicht gelegt wurde.
Unter diesem Aspekt vereinfacht die Mathematik sich natürlich. Gibt es sonst noch Fragen dazu?

OmegaPirat

Also dürft ihr die momentane masse als konstant annehmen und setzt sie als die durchschnittsmasse?

Ja, genau.

Wie ich das nicht mag, wenn man Dinge behandelt, wofür das mathematische Rüstzeug noch nicht gelegt wurde.
Unter diesem Aspekt vereinfacht die Mathematik sich natürlich. Gibt es sonst noch Fragen dazu?

Soweit ich das sehe, ist das doch ein senkrechter Wurf nach oben?
(Wie berechnet man das nochmal ?)

Kimmel

Soweit ich das sehe, ist das doch ein senkrechter Wurf nach oben?
(Wie berechnet man das nochmal ?)

y= v(0)*t - (g/2) * t²

Dabei ist y die Wurfhöhe, die sich aus der Anfangsgeschwindigkeit v(0) mal der Zeit - die Hälfte der Fallbeschleunigung (g/2) mal der Zeit zum Quadrat berechnet. Dürfte stimmen, wenn ich mich nicht irre.

v = v(0) - g*t

Die Geschwindigkeit lässt sich berechnen aus der Anfangsgeschwindigkeit minus des Produkts aus Fallbeschleunigung und Zeit.

Das sind die zwei Formeln für den senkrechten Wurf.


LG, Sibudka

Ich habe das ganze mal ausgerechnet:

F(Schub) = Volumen/(Querschnittsfläche*Zeit) * Durchsatz

-> (V/A*dt) * (dm/dt)
-> (V*dm)/(A*dt²)

V = 0,5 Liter = 0,0005 m³, A = 0,0045²* Pi , m der Rakete = 124 g, Zeit in der das Wasser ausgeströmt ist = 0,4s

Dann hab ich die Werte eingesetzt... (Hier taucht ein Problem auf. Soll ich das Durchschnittswasservolumen nehmen oder das "volle"? Das gleiche gilt für das Gewicht des Wassers...)

Ich hab hier mal das "Volle" genommen, da bei dem Durchschnittsvolumen nachher das Ergebnis unwarscheinlich ist...

[(0,0005)*(0,5)]/[0,0045²* Pi*0,4²]

-> 24,56 N (Schubkraft)


-> a = F/m

a = F(Schub) - Gewichtskraft/(m(Rakete+Wasser)/2)

Ist es hier richtig die Durchschnittsmasse zu nehmen?


m(Rakete+Wasser)/2 = 0,374 kg

a = (24,56 - 9,81 * 0,374)/0,374

= 55,86 m/s²


a = v/t

-> v = 55,86 * 0,4 = 22,34 m/s

s = a/2 * t² = 4,47 m


Da die Rakete mit 27,56 m/s weiterfliegt, ist es wie ein senkrechter Wurf nach oben...

v = v(0) - g*t
s = v(0)*t - g/2*t²

Die maximale Höhe ist erreicht, wenn v=0 ist, also

-> 0 = 22,34 - 9,81t

t = 2,28 s

s = 22,34*2,28 - 9,81/2 * 2,28² = 25,44m

Die Flughöhe beträgt somit 25,44m + 4,47m = 29,91m

Hab ich irgendwo ein Fehler gemacht?

EDIT: siehe Anhang...

hey Jungs und Mädels,

ich habe mir diesen Thread jetzt nur im überfliegen angeschaut und musste festellen das hier echte Pro´s im Forum verteilt sind ^^

Ich muss , wie wir alle aus der Klasse , ein Kurz Referat Partnerweise machen .. und zwar über Dieselmotor..

Es sollte ein Bild vorkommen...welche Arbeit in welchen schritten verichten wird...also lagearbeit oder hubarbeit , beschleunigungsarbeit oder oder...

und dann eben was passiert...haben da heute zwei stunden dran rumgemacht...angefangen mit nem stabhochsprung....wenn er steht...anläuft...abspringt...fliegt etc.

und vllt dann noch formelle dinge vom motor .. umweltschädlich ?! etc.

hab mir schon so gedanken drüber gemacht...aber googlen wollte ich auch nicht da ich mir wirklich zuerst forumla eingefallen ist...hoffe ihr nehmt mir die frag nicht zu böse ^^

also und auch die evtl. formlen wären von vorteil...soll max 10min sein der vortrag (referat) ....

hab eben nachgeschaut und es geht um energieformen und arbeit...beim stabhochsprung ist es wie folgt ==>>

steht = chem. energie(eiweiß für power etc.)
läuft an also bewegungsenergie , eben beschlenigungsarbeit...dann kommt es zur spannungsenergie , eben spannarbeit ...dann lageenergie gleich hubarbeit ....dann haben wir wieder eine bewegungsenergie wenn er fällt , dem gleichzusetzen mit der beschleunigungsarbeit...zum ende kommt es wieder zur spannenergie beim aufprall auf die matte , das wiederum verformungsarbeit o. spannarbeit ist.


so sollte das mit dem dieselmotor gezeigt werden ?

Kimmel

a = v/t

-> v = 55,86 * 0,4 = 22,34 m/s

s = a/2 * t² = 4,47 m

Wieso benutzt du diese Formel? Die kannst du hier nicht brauchen oder ich habe dein Koordinatensystem nicht durchschaut. Kannst du mir einer Skizze zeigen wie du das Koordinatensystem gewählt hast?
Skizzen sind generell hilfreich.

The Fallen

Wieso benutzt du diese Formel? Die kannst du hier nicht brauchen oder ich habe dein Koordinatensystem nicht durchschaut. Kannst du mir einer Skizze zeigen wie du das Koordinatensystem gewählt hast?
Skizzen sind generell hilfreich.

Ich habe diese Formel benutzt, um die Geschwindigkeit nach 0,4s auszurechnen.
(Für die Strecke habe ich die andere benutzt [auch nach 0,4s])

kann mir keiner helfen ?

@kimmel Sry, dass ich mich ein bisschen unklar ausgedrückt habe. Aber meine Frage nach dem Koordinatensystem hat diesen Ursprung. Du schreibts s=a/2 ...... und weiter unten rechnest du mit s= -a/2 .... Darum ist mir nicht klar, wie du das Koordinatensystem gewählt hast. Ist es so wie in meinem Bild? (Ist ein bisschen stümperhaft, aber zur Illustration geeignet). Und die Rakete in deinem Beispiel fliegt hoffentlich genau so wie diese Rakete.

The Fallen

@kimmel Sry, dass ich mich ein bisschen unklar ausgedrückt habe. Aber meine Frage nach dem Koordinatensystem hat diesen Ursprung. Du schreibts s=a/2 ...... und weiter unten rechnest du mit s= -a/2 .... Darum ist mir nicht klar, wie du das Koordinatensystem gewählt hast. Ist es so wie in meinem Bild? (Ist ein bisschen stümperhaft, aber zur Illustration geeignet). Und die Rakete in deinem Beispiel fliegt hoffentlich genau so wie diese Rakete.

Öhm ja.

Ich soll die maximale Flughöhe meiner Wasserrakete berechnen.
Da kann die Rakete nur nach oben fliegen oder bleibt einfach da stehen^^

@matze

Dieselmotor – Wikipedia
Diesel-Motor
http://lexikon.meyers.de/wissen/Dies...r+(Sachartikel)
start your engines! - Der Dieselmotor

Hab mal ein paar Seiten rausgesucht.

Hey^^

Hab wieder ein Problem...

Auf einem Wagen der Masse m2 = 3 kg, der sich mit der Geschwindigkeit v = 2 m/s bewegt, wird vorsichtig ein Körper der Masse m1 = 1 kg während der Fahrt aufgesetzt. Die Geschwindigkeit dieses Körpers in Fahrtrichtung ist zunächst v1 = 0; deshalb erreicht m1 erst nach kurzem Gleiten auf dem Wagen dieselbe Geschwindigkeit, wie sie der Wagen nun besitzt.

a) Welche Geschwindigkeit besitzen beide Körper nach diesem Vorgang
b) Wie groß ist der Kraftstoß, den der aufgelegte Körper erhält?
c) Wie lang braucht es, bis der Körper auf dem Wagen nicht mehr gleitet, wenn f(gl) = 0,5 ist?

Ich hab mich dann mal rangemacht...
Schaut bitte, ob das stimmt (wenn möglich noch heute^^)

a)
p vor dem Stoß = m2 * v
p nach dem Stoß = (m1 + m2) * u

u = Geschwindigkeit nach dem Stoß

p vor dem Stoß = p nach dem Stoß

=> m2 * v = (m1 + m2) * u
=> Die ganzen Werte einsetzen
=> u = 1,5 m/s

b)
p = m1 * v1
p = 1 * 1,5
p = 1,5 Hy

c)
F = f(gl) * N
N = m1 * g
F = 0,5 * 1 * 9,81
F = 4,905 N

a = [N * f(gl)] / m1
a = 4,905 m/s²

Bremsdauer T = v/a
=> 0,31 s