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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 21:19 Mo 16.12.2013 | | Autor: | Coxy |
| Aufgabe | Ein Kind mit der Masse m = 25 kg steht am Rande eines Karussells mit dem Durchmesser 2 m, das sich mit der Frequenz von 0.2 Hz im Uhrzeigersinn dreht.
a) Welche Kräfte (Betrag und Richtung) wirken auf das Kind, das am Rand des Karussells steht?
b) Welche Kräfte wirken, wenn es innerhalb von 0.1 s einen Schritt (30 cm) nach innen macht? |
Bei Aufgabe a) Denke ich das die Zentripetalkraft und die Gewichtskraft (bzw. die Gegenkraft zu dieser) auf das Kind wirken.
Stimmt das oder fehlt mir noch eine Kraft?
Bei b) habe ich leider keine Ahnung womit ich rechnen muss, könnt ihr mir vielleicht Stichwort nennen zu dem ich mich erkundigen sollte?
Freundliche Grüße
Cihad Demir
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:38 Mo 16.12.2013 | | Autor: | chrisno |
> Ein Kind mit der Masse m = 25 kg steht am Rande eines
> Karussells mit dem Durchmesser 2 m, das sich mit der
> Frequenz von 0.2 Hz im Uhrzeigersinn dreht.
> a) Welche Kräfte (Betrag und Richtung) wirken auf das
> Kind, das am Rand des Karussells steht?
> b) Welche Kräfte wirken, wenn es innerhalb von 0.1 s
> einen Schritt (30 cm) nach innen macht?
> Bei Aufgabe a) Denke ich das die Zentripetalkraft und die
> Gewichtskraft (bzw. die Gegenkraft zu dieser) auf das Kind
> wirken.
> Stimmt das oder fehlt mir noch eine Kraft?
Das reicht.
>
> Bei b) habe ich leider keine Ahnung womit ich rechnen muss,
> könnt ihr mir vielleicht Stichwort nennen zu dem ich mich
> erkundigen sollte?
Da bin ich mir auch nicht sicher.
Die Gravitation wirkt weiter.
Die Zentripetalkraft wird vergrößert, es ist die Energie für die Erhöhung der Rotationsenergie aufzubringen, die sich aus der Drehimpulserhaltung ergibt.
Die Corioliskraft kommt auch hinzu.
>
> Freundliche Grüße
> Cihad Demir
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Hallo!
Bei Aufgabe b) geht es um die Coriolis-Kraft. Natürlich muss das Kind gegen die Zentripedalkraft arbeiten.
Aber wenn das Kind in Richtung Mitte läuft, muß es seine bisherige Bahngeschwindigkeit der geringeren Bahngeschwindigkeit an der neuen Position anpassen. Das Kind spürt daher eine Kraft senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung, deren Betrag [mm] $a=-2\omega [/mm] v$ ist.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 21:58 Mo 16.12.2013 | | Autor: | chrisno |
Das sehe ich ein. Da die Angaben fehlen, die nötig wären, um die Drehimpulserhaltung mit zu berücksichtigen, fällt der Teil weg.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:24 Mo 16.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Ich habe nur diese Formel zur Coloris Kraft gefunden
http://www.volkerpoehls.de/formel.png
Aber ich weiß nicht wie ich teta bestimmen soll?
Gibt es vielleicht eine andere Formel die besser zu meine Fall passt?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:34 Mo 16.12.2013 | | Autor: | chrisno |
So eine Formel kannst Du mal eintippen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:57 Mo 16.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Hallo
die Formel lautet
Fc=2mv*w*sin(teta)
Ich vermute das Teta in unserem Fall 90 Grad ist, da das Kind sich direkt zur Mitte bewegen will und unser Geschwindigkeitsvektor sich im rechten Winkel dazu befindet.
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Hallo!
Du vermutest richtig. Vektoriell schreibt sich die Coriolis-kraft [mm] \vec{a}=-2\vec\omega\times\vec{v} [/mm] . Dabei gibt die Richtung von [mm] \vec{\omega} [/mm] die Rotationsachse an. Nicht vektoriell erhält man [mm] 2\omega*v*\sin\theta [/mm] , wobei [mm] \theta [/mm] der Winkel zwischen der Rotationsachse und der Bewegungsrichtung ist. Dabei geht allerdings die Richtung der Kraft verloren. Man kann sich hier allerdings klar machen, daß das Kind, wie ich oben schrieb, auf eine niedrigere Bahngeschwindigkeit abgebremst wird. Diese Bremskraft wird durch die Reibung auf dem Boden verursacht. Das bedeutet aber, die Corioliskraft wirkt in die gleiche Richtung wie die Bahngeschwindigkeit.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:23 Mi 18.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Stimmt meine Corioles Kraft?
[mm] Fc=2\cdot{}25kg\cdot{}\bruch{3m}{s}\cdot{}0,4\pi\bruch{1}{s}\cdot{}sin [/mm] 90 Grad
Also Fc= [mm] 60\pi [/mm] Newton
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:31 Mi 18.12.2013 | | Autor: | chrisno |
Auch da hat niemand etwas dagegen gehabt. Leduart hat Dir geschrieben, dass es stimmt. Reicht das nciht?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:04 Mo 16.12.2013 | | Autor: | leduart |
Hallo
da das Kind steht, muss eine Reibungskrafr als Zentripetalkraft wirken,d.h. entgegen der Zentripfugalkraft und gleich gro9
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:47 Di 17.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Ich habe versucht das mal zu skizzieren:
s ist der Schritt des Mädchens, V der Geschwindigkeitsvektor des Karussells
und C soll die Colioriskraft sein die wirkt.
Stimmt das so?
Das einzige was mich noch verwirrt: ist es unrelevant das das Mädchen seinen Schritt in 0,1 s macht?
Die Skizze: http://s7.directupload.net/images/131217/4wfmm9a7.png
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(Antwort) fertig | | Datum: | 20:50 Di 17.12.2013 | | Autor: | chrisno |
> Ich habe versucht das mal zu skizzieren:
> s ist der Schritt des Mädchens, V der
> Geschwindigkeitsvektor des Karussells
Schau mal nach, was mit v bei der Corioliskraft gemeint ist.
> und C soll die Colioriskraft sein die wirkt.
> Stimmt das so?
> Das einzige was mich noch verwirrt: ist es unrelevant das
> das Mädchen seinen Schritt in 0,1 s macht?
s.o.
> Die Skizze:
> http://s7.directupload.net/images/131217/4wfmm9a7.png
Ich habe mir den externen Link nicht angesehen. Ich verstehe nicht, warum Du das Bild nicht hier einbindest.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:36 Di 17.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Hallo,
ich korrigiere mich
vkind=3m/s
also is [mm] Fc=2*25kg*\bruch{3m}{s}*0,4\pi\bruch{1}{s}*sin [/mm] 90 Grad
Somit beträgt mein Fc= [mm] 60\pi [/mm] Newton
Skizze:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:22 Mi 18.12.2013 | | Autor: | leduart |
Hallo
richtig
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:53 Mi 18.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Stimtm meine Formel auch?
[mm] Fc=2\cdot{}25kg\cdot{}\bruch{3m}{s}\cdot{}0,4\pi\bruch{1}{s}\cdot{}sin [/mm] 90 Grad
also Fc= [mm] 60\pi [/mm] Newton
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:29 Mi 18.12.2013 | | Autor: | chrisno |
Hättest Du eine falsche Formel benutzt, wärest Du sofort darauf hingewiesen worden. Na gut, wir alle machen mal Fehler oder übersehen etwas.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:05 Mi 18.12.2013 | | Autor: | Coxy |
Ich habe mich sehr stark über das Ergebnis von [mm] 60\pi [/mm] Newton gewundert, da es doch eine beträchtliche kraft ist.
Ich kann mir diese Menge an Kraft immer noch ganz vorstellen.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:22 Mi 18.12.2013 | | Autor: | chrisno |
Das wiederum kann ich verstehen. Ich gehe davon aus, dass Du Fz berechnet hast und Dich nun wunderst, dass Fc größer ist. Das hat mich auch irritiert.
Nun vergleiche beide Formeln. [mm] $\omega$ [/mm] ist ungefähr 1, daher ändert das Quadrieren wenig an der Größe des Ergebnisses. m kommt in beiden vor. r ist auch 1, so dass in der Formel für die Corioliskraft durch 2v ein Faktor 6 mehr da steht.
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