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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Zwei Physikaufgaben



Malak
18.06.2009, 16:17
Hm:mad:

Zwei von diesen vielen popiligen Physikaufgaben waren irgendwie doch nicht ganz so leicht...aber irgendwie (na ja, bei der Zweiten nicht ganz) wahrscheinlich, so denke ich, nur, weil die Stoffthemen von Gruppen ausgearbeitet und vorgetragen wurden. Und da unsere Physiklehrerin nur irgendwelche Aufgaben aus Büchern zusammensucht, ohne meistens sie genau durchzulesen, vermute ich zumindest bei ersterer Aufgabe, dass da eher mangelndes Vorwissen der Grund ist. Es gab zwar auf dem Blatt eine Zusammenfassung und da war auch etwas passendes zu der Aufgabe da, aber irgendwie dürfte es ohne Vorwissen nicht machbar sein (ich hätte es wahrscheinlichh schon teilweise lösen können, aber das, was ich dafür gebraucht hätte, lernt man erst in der 10...). Erste Aufgabe:

Ein Buch (Fg= 8 N ) liegt auf einer schräg gestellten Tischplatte. Berechne anhand einer Kräftezerlegung, ob es bei einer Neigung von 20° bzw. 50° herunterrutscht (uHR=0,5)

So, bei der Zusammenfassung stand für Kräftezerlegungen bei schiefer Ebene:

Fh/Fg=h/l bzw. Fh=Fg*h/l

Ich nehme mal an, dass die Hangabtriebskraft Fh die Kraft ist, mit der der Körper nach unten rutscht, entnehme ich so der beigefügten Skizze. So, leider hat man werder Länge noch Höhe. Ein Gedankengang ist mir eingefallen, den wir so aber nicht lösen können:
l ist die Hypothenuse, h die Gegenkathete von Neigungswinkel. Also ist h/l=SinusAlpha
Zu dumm, dass wir Sinus und Kosinus noch nicht hatten...Ansonsten könnte ich so schick die Hangabtriebskraft berechnen. weiß ich nur deshalb, weil ich manchmal Langeweile habe und mich bei Wikipedia weiterbilde^^
Aber selbst dann komme ich nicht weiter, denn ich weiß nicht, wie sich die Normalkraft bei schräger Ebene berechnet, die sich ja nur bei waagerechter Ebene gleich der Gewichtskraft.

Und wie ich den ganzen Kram mit einem Kräfteparallelogramm bekommen soll, weiß ich auch nicht. Denn man hat zwar einen vorgegeben Winkel zwischen Normalkraft und Gewichtskraft (da Fg immer senkrecht zum Boden wirkt und so der Winkel an der Hypothenuse mit vorgegebender Steigung festgelegt ist und weil Fn senkrecht zu schrägen wirkt und sich so Winkel zwischen beiden Kräften festlegt), aber da ich mich selber mit dem Thema Kräftzerlegung befestigt habe, weiß ich , dass es, solange man nicht eine Teilkraft kennt (+Winkel zwiscgen Teilkraft und Gesamtkraft, aber der legt sich ja fest), es unendlich viele verschiedene Möglichkeiten gibt, die Kräfte im Kräfteparallelogramm zu zerlegen.


Ah, muss noch lernen, die andere Aufgabe kommt später...

edit: Hm, ich glaube, ich habe die Lösung. Fn und Fh stehen ja senkrecht zueinander...daher muss das Parallelogramm auch ein Rechtseck werden. Beim Zeichnen müsste man also dann stoppen, wenn man die zweite Kathete des Teildreiecks senkrecht zu ersten Kathete an das Ende des Kraftpfeils der Gewichtskraft zeichnen kann.
Die Kappe muss ich sogar auf meine Gruppe gehen - merke gerade, dass eine Kraft auch dann eindeutig zerlegbar ist, wenn der Winkel einer Teilkraft zur Gesamtkraft UND der Winkel zwischen beiden Teilkräften gegeben ist, denn dann sind die Längen der Teilkräfte fest vorgegeben, da man die Teilkraft mit bekannten Winkel zur Gesamtkraft eindach soweit zeichnen muss, sodass der Winkel zwischen dieser Linie und der Linie, mit der das dann zum Dreieck mit der Gesamtkraft verbunden wird, den angegeben Winkel zwischen den beiden Teilkräften ergibt.

Hm, blöd, aber genau deshalb mag ich bei solchen Sachen - wozu vorallem nichts im Buch stand - auch lieber Aufklärung durch den Lehrer, denn im Internet stand nur kurz und knapp, was man machen muss, solche "Regeln" wie, was es nicht eindeutig zerlegbar ist und anders herum musste ich mir selbst erdenken...da ist mir wohl ein Fehler passiert.

Sur-Taka
18.06.2009, 19:32
äh... brauchst du jetzt noch hilfe oder nicht?
ich sag einfach mal kurz was dazu:
ich weiß nicht welche klasse du bist, aber wir haben das erst in der 11 gemacht und in der 11 hat man schon trigonometrie gehabt, von daher wirst du wohl in der 9 oder so sein, was mich ziemlihc wundert... naja, jedenfalls würde ich es über die winkel mit sinus bzw cosinus ausrechnen, so haben wirs auch in der schule gelernt... ansonsten kannst du halt nur noch zeichnen und messen... aber davon halte ich nicht besonders viel, weil es zum einen ungenau ist und auch nur geht, wenn der winkel vorgegeben ist... in diesem fall hast du ja zwei mögliche winkel, aber wenn es keinen gibt und man den winkel finden soll, ab dem es rutscht, kann man es durch zeichnen schon nich mehr lösen... höchstens durch ausprobieren...
ansonsten... naja, du hast ja schon selbst gemerkt, dass FH parallel zur auflagefläche wirkt FN senkrecht zur auflagefläche und Fg sollte sowieso klar sein... FR berechnet sich dann aus FN * µ , wobei µ der spezielle reibungskoeffizient der auflagefläche ist... weiterhin gilt: FH = Fg * sin(alpha) und FN = Fg * cos(alpha) wobei alpha der winkel der schiefen ebene zum boden ist...

Malak
18.06.2009, 19:52
Ja, habe es jetzt...ist ja eh egal, wir mussten heute die Aufgaben schon abgeben, war letzte Bearbeitungsstunde. Es ist sogar immer zeichnerisch lösbar. Neigungswinkel und Fg reicht, denn der Neigungswinkel entspricht zugleich dem Winkel zwischen Fn und Fg. Somit ist das dann zeichnerisch lösbar. Daraus ergibt sich dann, wie ich merke, auch die rechnerische Lösung. Im ersten Teildreieck des KräfteParallelogramms ist cosAlpha=Fn/Fg --> Fn=cosAlpha*Fg

Im zweiten Teildreieck ist sinAlpha=Fh/Fg --> Fh=sinAlpha*Fg

Ist doch auch klar, all diese Formeln sind doch nur die trigonometrische Rechnungen am Kräfteparallelogramm. Daher MUSS es sogar immer über das Kräfteparalleogramm lösbar sein, wenn die Formeln jenes abgeleitet sind^^

Ja, ich bin der Tat noch in der 9.Klasse. Sinus und Kosinus hatten mir noch nicht, ich weiß halt zufälligerweise auch so genug darüber. Leider wäre ich auf diesen Gedankengang dennoch nicht gekommen...denn ich wusste schlicht und ergreifend nicht, dass bei einer schrägen Unterlage Normalkraft und Hangabtriebskraft zerlegte Kräfte von der Gewichtskraft nicht. Wüsste auch nicht, woher wir das wissen sollten...in keinem Vortrag (wäre wenn dann wohl unser Part gewesen, allerdings stand zu Zerlegen von Kräften gar nichts im Buch, so musste das Internet her und da findet man natürlich nur allgemeinen Kram). Daher konnte ich natürlich auch nicht wissen, durch welche Kräftezerlegung man das lösen soll. Zudem hilft die Zusammenfassung auf dem Blatt auch nur wenig, da stand eben nur Fh=Fg*h/l
Bringt einen ja nichts, h und l ist nicht gegeben und das h/l=sinAlpha in diesem Fall ist, erkennt man ja auch nur, wenn man weiß, was Sinus überhaupt ist^^Half mir ja trotzdem nicht weiter, da ich immer noch nicht die Normalkraft hatte und ich die Formel Fh=Fg*SinAlpha nur aus der angegeben Formel hergeleitet habe und daher nicht wusste, dass Fn=Fg*cosAlpha
Auf das Kräfteparallelogramm kam ich jetzt nur aufgrund von Wikipedia, welches mich jetzt endlich aufgeklärt hat und mir sagte, dass Fn und Fh Teilkräfte von Fg sind...zumal auf der Zusammenfassung Fh irgendwie die Gesamtkraft aus Fg und einem ominösen Fu ist o.O

Na ja...ich stelle gleich nochmal die zweite rein, muss aber erstmal eine Skizze vom Bild machen, da auf das Bild verwiesen wird.