[Rator]

Hallo,
ich habe zwei Aufgaben bekommen zur Mechanik. Ich arbeite gerade selber an der ersten und wollte euch bitten die beiden Aufgaben zur Kontrolle auch zu lösen.
1:

Beim ruckartigen Anheben eines schweren Koffers kann der Griff abreißen. Warum passiert das beim langsamen Anheben nicht?

2:

Für die Sicherheit beim Autofahren sind Sicherheitsgurte, Airbag, Kopfstützen und eine knautschzone vorgesehen.
Erläutern Sie aus physikalischer Sicht den Zweck und die Wirkunsgweise der genannten Sicherheitseinrichtungen!

Zu 1.: Ich glaube, das liegt an der Trägheit der Masse und an der Reibungskraft, kann es aber noch nicht richtig erklären.

[Malak]

1.) Wenn man den am Griff hochzieht, "beschleunigt" man ja erstmal nur den Griff, welcher dann auch den Koffer beschleunigt. Der Griff ist aber um einiges leichter, als der Koffer selbst --> ziehst du nun mit voller Kraft, wird zwar der Griff sehr schnell beschleunigt, der Koffer aber langsamer, also ist der Unterschied sehr groß und der Griff reißt ab. Zieht man langsam, wird die Kraft rechzeitig übertragen und man beschleunigt den ganzen Körper gleich schnell.
2.) Sicherheitsgurt, damit man nicht durch die Scheibe fliegt, da bei einer ruckartigen Bremsung zwar das Auto bremst, aber ohne Gurt würde diese Kraft ja nicht auf die Person im Auto übertragen werden würde, damit diese auch langsamer wird --> Summe der Kräfte ist 0 (man würde nicht gebremst werden, wir aber auch nicht weiter beschleunigt) --> Geschwindigkeit bleibt konstant, man fliegt weiter...
Zur Knautschzone...betrachtet man die Gleichung F=m*a, dann sollte es klar werden: Je schneller man ausbremst wird (negative Beschleunigung), desto größer ist die einwirkende Kraft, ergo muss diese verkleinert werden. Wenn ein Auto nun ohne Knautschzone gegen einen Baum fährt, geht das Auto ziemlich schnell auf 0. Die Knautschzone sorgt aber dafür, dass das Auto auf einem Verformungsweg zum Stillstand kommt. Man könnte die Knautschzone beim Zusammenstoß als Bremsweg betrachten, welcher so wesentlich (im Vergleich ohne Knautschzone) verlängert wird. Der Airbag hat eine ähnliche Funktion...man wird zwar schon durch den Gurt gleichmäßig zum Auto ausgebremst...jedoch kann man den Menschen nicht als einen Punkt betrachten. Verschiedene Körperteile könnten beim Zusammenprall mit den Amaturen zu schnell gebremst werden und auch hier gilt: Je schneller, desto größer die einwirkende Kraft. Beim Airbag hat man wieder einen längeren Verformungsweg, über dessen Weg man bremst...
Kopfstütze...kein Plan, ehrlich gesagt.

[Serpentes]

Zur Kopfstütze: Wenn man einen Unfall baut bewegt sich der Kopf weiter nach vorne, da er nicht wie der Oberkörper angeschnallt ist. Da er aber am Körper befestigt ist, gehts irgendwann nicht weiter und er fliegt wieder zurück. Damit er nicht nach hinten rüberklappt und du dir dein Genick brichst ist da die Kopfstütze. Hilfreich ist die Kopfstütze auch noch, wenn du beim Rückwärtsfahren einen Unfall baust...das sollte aber nicht allzu oft vorkommen^^

[Rator]

Danke!

[the-unknown-hero]

ich würde die erste aufgabe auch einfach mit F = m * a erklären.
mit steigender beschleinigung steigt die auf die verbindung zwischen koffer und griff wirkende kraft. ab eine gewissen beschleunigung ist ein kritischer wert der kraft erreicht, bei dem das material versagt und der griff abreißt.