Zentripetal-Kraft < SchulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | Ein Mensch (m=75 kg) befindet sich am Äquator.
a) Wie groß ist die Zentripetalkraft F, die nötig ist, damit er die Erddrehung mitmacht (Erde als Kugel mit Radius r=6370 km)?
b) Wer bringt die Zentripetalkraft auf?
c) Wird F zu den Polen hin größer oder kleiner?
d) Scheint man wegen der Zentripetalkraft am Äquator leichter oder schwerer als am Pol zu sein?
e) Wie groß wird die Zentripetalkraft in Mitteleuropa (50° nördlicher Breite)?
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Von Physik habe ich keine Ahnung. Aber ich habe einige Formeln einem Buch entnommen, in der Hoffnung, dass sie korrekt sind.
a)
An einem Tag dreht sich die Erde ein Mal um die eigene Achse (Umlaufdauer T=86400 Sekunden).
Die Bahngeschwindigkeit ist also 6370000*2*3,14 / 86.400 = 463 m/s
Die Zentripetal-Beschleunigung ist dann 463*463 / 6370000 = 0,03365 [mm] m/s^{2}
[/mm]
Die Zentripetal-Kraft ist etwa 0,03365*75 = 2,52 N
b) Weiß ich nicht... Der Mensch oder die Erde ????
c) Wird kleiner, weil die Umlaufgeschwindigkeit kleiner wird - siehe auch e)
d)
Hmmm? Verstehe ich nicht.
Es gibt doch nicht nur die Zentripetal-Kraft, sondern auch die Fliehkraft. Angenommen, die Erde wäre noch tausend Mal größer (und würde sich mit derselben Winkel-Geschwindigkeit drehen). Dann würde doch alles wegfliegen wegen der großen Fliehkraft. Also käme das so, als wären alle Gegenstände ganz leicht.
e)
Der Radius ist dann 6.370.000*sin 50° = 4.880.000 m
Die Bahngeschwindigkeit ist also 4.880.000*2*3,14 / 86.400 = 355 m/s
Die Zentripetal-Beschleunigung ist dann 355*355/4880000 = 0,0258 [mm] m/s^{2}
[/mm]
Die Zentripetal-Kraft ist etwa 0,0258*75 = 1,94 N
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 14:43 So 10.05.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
Fliehkraft und Zentripetalkraft sind im Prinzip dasselbe.
Du schleucerst einen Stein an einer Schnur um deine Hand. Du sagst: die Fliehkraft des Steines zieht an meiner Hand.
der Stein oder der Steinbewohner sagt, ich wuerde geradeaus weiterfliegen, wenn es keine Kraft zur Hand= Zentrum hin gaebe, die mich immer in ner Kurve um die hand rum fuehrt.
ob man von "Fliehkraft" oder Zentripetalkraft spricht ist also eine sache es Standpunktes.
Ohne eine Zentripetalkraft, wurden die Massen geradeaus fliegen, damit auch weg vom Zentrum "fliehen"
soweit zu d.
a) sind die formeln richtig, die Zahlen kannst du ja wohl eintippen.
b) die Gravitationskraft, die zwischen Mensch und Erde wirkt,
c) hast du recht, am Pol ist sie 0.
d) am Aequator scheint man leichter, hier kannst du von der Zentrifugalkraft reden, die das Gewicht verkleinert, oder sagen die Gravitationskraft tut 2 sachen, 1.bringt sie die Zentripetalkraft auf, 2. bewirkt sie das Gewicht, also bleibt weniger fuer das gewicht ueber. Dein gedankengang mit dem grossen Radius war richtig.
e) richtig, du haettest auch deine Kraft am Aequ. mit sin50 oder cos60 multiplizieren koennen.
Da deine gedankengaenge alle richtig sind ist deine Aussage:
"Von Physik habe ich keine Ahnung." a) falsch, b)ueberfluessig und c) schaedlich fuer dich.
Physik hat ausser den Formeln viel mit gesundem menschenverstand zu tun.
die Formeln helfen dann nur das richtige Verstaendnis zu praezisieren, und Werte genauer zu bestimmen.
wenn man sich also erst mal einredet, dass man ph. nicht kann, macht man es erst wahr!
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:00 Mo 11.05.2009 | | Autor: | rabilein1 |
> Da deine gedankengaenge alle richtig sind ist deine Aussage:
> "Von Physik habe ich keine Ahnung." a) falsch, b) ueberfluessig
> und c) schaedlich fuer dich.
> Physik hat ausser den Formeln viel mit gesundem menschenverstand zu tun.
Ich stelle allerdings fest, dass mir "reine" Mathematik-Aufgaben hundert Mal leichter fallen als Physik-Aufgaben.
Theoretisch müsste Physik kinderleicht sein: in der gesamten Mechanik gibt es nur drei Größen: Länge, Zeit und Masse.
Alles andere (wie Geschwindigkeit, Kraft, Arbeit, Leistung, Impuls, Beschleunigung etc.) setzt sich nur aus diesen drei Größen zusammen.
ABER: Jeder dieser Begriffe hat ein eigenes Zeichen und eine eigene Einheit.
Warum misst man die Leistung in WATT statt in [mm] \bruch{m^{2}kg}{s^{3}} [/mm] ?
Das hieße dann Quadratmeter-Kilogramm-durch-Kubiksekunde? Und das ist es (mathematisch), was es ist.
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 12:20 Mo 11.05.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo rabilein
Auch in Mathe gibt es ja ne Menge Abkuerzungen: schon [mm] a^2 [/mm] statt a*a, sin(x) was ist das ? warum tanx erfinden, wenn man schon sinx und cosx kennt. warum Cosh wenn man schon [mm] e^x [/mm] kennt. was ist denn [mm] \IZ_7 [/mm] usw.
wenn auf deiner Gluehbirneirne irgendwas mit "Kubiksekunden" staende wuesstest du auch nicht direkt, was das bedeutet, dass es keine [mm] s^3 [/mm] gibt weisst du, auch die Schreibweise benutzt doch nur fuer Einheiten der Bequemlichkeit halber die Bruchrechnungsregeln.
Schueler haben anfangs erhebliche Schwierigkeiten mit Meter pro quadratsekunden fuer Beschleunigung, dagegen hilt (meter pro Sekunde) pro sekunde.
Kurz wenn man viel mit den Einheiten umgeht und rechnet ist Watt unpraktisch, deshalb denkt man in Mechanik automatisch an den [mm] kgm/s^3 [/mm] in elektr. an V*A. aber fuer den taeglichen Gebrauch sin Watt und Joule praktischer. Was soll sich jemand vorstellen , wenn er um 1g wasser um [mm] 1^o [/mm] k zu erwaermen [mm] 4,2kgm/s^2 [/mm] braucht? da doch lieber 4,2J
Und die menge an bezeichnungen liegt weit hinter der der mathematik zurueck.
warum schreibst du nicht immer statt f'(x)
lieber den definierenden Ausdruck mit lim?
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 07:35 Mi 13.05.2009 | | Autor: | rabilein1 |
Du hast mit deiner Argumentation wohl Recht, leduart.
Ich bin Mathematik eben mehr "gewöhnt" als Physik. Daher erscheinen mir die Physik-Begriffe ziemlich fremd und "von weit hergeholt".
Die eigentliche Problematik in der Physik scheint allerdings darin zu liegen, dass man die meisten Experimente nicht "zu Hause auf dem Küchentisch" machen kann.
Und dann hilft auch kein logisches Überlegen weiter.
(Umgekehrter Weise: Nach der mathematischen Berechnung fällt ein Papierschnipsel genau so schnell nach unten wie ein Stein. Das Experiment "zu Hause auf dem Küchentisch" zeigt jedoch was anderes. Was soll man nun glauben?? Das, was man sieht oder das, was man errechnet??)
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 11:15 Mo 11.05.2009 | | Autor: | rabilein1 |
> Ohne eine Zentripetalkraft, wurden die Massen geradeaus fliegen,
> damit auch weg vom Zentrum "fliehen"
Danke.
Mit diesem simplen Satz hast du VERSTÄNDLICH erklärt, was ich in 5 Jahren Physik-Unterricht nie kapiert hatte. Ich wusste nie, was Zentripetalkraft für eine Kraft sein sollte, und was sie bewirkt.
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