Karussell Drehimpuls?

Meine Frage:

Hey I am sry dass ich momentan so viele Fragen stelle, aber Übung macht ja bekanntlich den Meister (hoffentlich haha)

Also folgende Aufgabe: ein Karussell auf dem Spielplatz mit dem Trägheitsmoment Ik und Radius R drehe sich ohne Reibung mit der Winkelgeschwindigkeit w. w=20 1/s, Ik=50Kgm^2, R=1,50m

a) Nun lässt ein Kind Sand auf den Rand des Karussels rieseln mit der Rate dm/dt= 50g Berechne die Änderung der Winkelgeschwindigkeit delta W nach einer Minute. Nehme an, dass der Sand Kreissymetrisch am äußeren Rand des Karussells verteilt ist.

b)Das Kind (m=25Kg) springt tangential gegen die Drehung des Karussells mit v=1m/s relativ zum Boden auf den Rand des Karussells. Berechne wieder die Änderung der Winkelgeschwindigkeit. Auch hier gilt w=20 1/s

Meine Ideen:

a) Ich würde hier mit dem Drehimpulserhaltungssatz arbeiten. wobei sich ja das Trägheitsmoment des Karussells ändert, da ja der Sand drauf fließt. Also wäre das Trägheitsmoment mit dem Sand drauf: Ik´=Ik+m*R^2 (m ist nach einer Minute 3Kg ----> 50g*60s)

Ik*w1=Ik´*W2

w2=Ik*w1/Ik´

deltaW= w1-w2

b)Auch hier würde ich wieder mit dem Erhaltungssatz arbeiten

R*m*v= Ik+Ikind*w2

und das wieder umstellen nach w2

stimmt das iwie? oder bin ich mal wieder komplett falsch abgebogen?

aber wie berechne ich das trägheitsmomenr des kindes?

rechnen, Kraft, Drehung, Mechanik, Physik, Physiker, drehimpuls, Drehmoment, Impuls, Kreisbewegung, Physikstudium
Hund auf Floß?

Ich bin mal wieder etwas lost...

Folgende Aufgabe:

Ein Hund mit der Masse m steht auf einem Floß der Masse M, das in Ufernähe auf einem Teich ruht. Nun laufe der Hund mit einer Geschwindigkeit vH (relativ zum Ufer) auf das Ufer zu, lege dabei eine Strecke d relativ zum Floß zurück und bleibe anschließend wieder stehen. Reibung sei fur die gesamte Aufgabe vernachlässigbar. Fertigen Sie die für die

Lösung der Aufgabe relevanten Skizzen an.

a) Welche Geschwindigkeiten relativ zum Ufer besitzen Hund und Floß während der Hund läuft und nachdem er stehen bleibt?

b) Um welche Strecke xH nähert sich der Hund dem Ufer?

c) Berechnen Sie xH für m = 11 kg, d = 3.3 m und M = 111 kg.

d) Wie weit nähert sich der Hund dem Ufer, wenn er die Strecke d nicht läuft, sondern in einem Satz springt?

e) Welche Geschwindigkeiten haben Floß und Hund relativ zum Ufer, wenn der Hund in Richtung Ufer ins Wasser springt, wobei der Sprung mit einer nahezu horizontalen Geschwindigkeit von 30 km/h relativ zum Floß beginnt?

Meine Ideen:

Also diese Woche bin ich maximal frustriert, weil mir jeglicher Ansatz fehlt...

Aber ich dachte, wenn der Hund auf dem ruhenden Floß läuft, dann bewegt sich doch das Floß nach hinten weg, währen sich der Hund auf dem Floß nacht vorne bewegt. Also das Floß nähert dich doch gar nicht dem Ufer oder hab ich da einen Denkfehler?

a) also da hab ich absolut keinen ansatz

b) bin mir sicher, das wir da wsl iwie die Sxhwerpunktsformel nutzen müssen  aber ich weiß nicht genau wie jnd was die hier jören wollen, da ja sonst keine Angaben sind. Aber der Schwerpunkt verschiebt sich ja an sich nicht, sondern nur das Floß

c)bekomme ich raus wen ich b) raff

d ) bin ich mehr als überfragt

e) ebenfalls haha

Bewegung, Studium, Wasser, Experimentalphysik, Mechanik, Physik, schwerpunkt, Physikstudium
Gravitiaon Aufgabe physik?

Hey ich komme bei folgender Aufgabe nicht weiter

Meine Frage:

Diese Aufgabe verstehe ich absolut nicht und scheitert schon daran, dass ich nicht genau verstehe , was die Ausgangssituation ist

Durch einen Tunnel diametral durch die Erdkugel wird eine Testmasse m von der Erdoberfläche

aus fallen gelassen (ohne Reibung). Die Erde sei kugelförmig mit einem Radius

RE = 6370 km und einer homogenen Dichte von ? = 5.5g/cm3 . Man kann zeigen, dass

die Gravitationskraft zwischen der Testmasse und der Erde bei einem Radius r < RE

Äquivalent ist zu der Kraft zwischen zwei punktförmigen Massen, wobei für die Erde nur

der Massenanteil eingesetzt werden muss, der sich n¨aher am Erdmittelpunkt befindet als

die Testmasse bei r. Eine Kugelschale mit rk > r trägt also nicht zur Gravitationskraft

in ihrem Inneren bei.

a) Für die Kraft auf die Testmasse im Abstand r vom Erdmittelpunkt findet man

F(r) = gamma*4/3??mr. Berechnen Sie dieses Kraftgesetz zunächst aus dem Gravitationsgesetz.

b) Wie lange benötigt die Testmasse auf ihrer Reise durch die Erde?

c) Vergleichen Sie diese Zeit mit der Umlaufzeit eines Satelliten, der die Erde nahe der

Oberfläche umkreist.

d) Zusatzaufgabe (1P): Zeigen Sie, dass die Reisezeit durch die Erde für einen Tunnel entlang einer beliebigen Sekante durch die Erdkugel immer gleich dem Ergebnis aus Teil b) ist.

Die a habe ich momentan gerafft, aber die b! Verstehe ich nicht ganz, kann ich da einfach die Formel des freien Falls benutzen also s= 0,5*g*t^2 wobei s ja der Durchmesser als 2 mal r ist?

Erde, Volumen, Dichte, Mechanik, Physik, Physikstudium, radius
Feder die masse auf schiefer Ebene katapultiert?

Hey ich hab mal wieder Fragen zu einer Physikaufgabe bzw. möchte gerne wissen ob meine Ansätze korrekt sind. Hier die Aufgabe: Bild zu skizze findet ihr weiter unten)

Ein Block der Masse m = 3.2 kg wird auf einer

schiefen Ebene gegen eine Feder der Federkonstante

k = 430 N/m gelegt, die dadurch ein wenig von der mit ?0? bezeichneten Position der unbelasteten Feder zur Position x0 zusammengedrückt

werde (siehe nebenstehende Abbildung).

Die schiefe Ebene ist gegen die Horizontale um

den Winkel ? = 30° geneigt.

Hinweis: Vernachlässigen Sie in dieser Aufgabe

jeweils Reibungseffekte und die Masse der Feder.

a) Berechnen Sie die Strecke von 0 bis x0, um die die Feder durch den Block in Ruhe

zusammengedrückt wird.

b) Die Feder wird nun um ?x = 20 cm zusammengedrückt, wonach der Block losgelassen wird. Wir betrachten das untere bzw. in der Abbildung linke Endes des Blocks.

Berechnen Sie, wie hoch der Block auf der Ebene rutschen wird, bevor er zum Stillstand kommt (Markierung d in der Skizze). Geben Sie den Abstand relativ zu der Position xmin an, bevor der Block losgelassen wird.

c) Welche Geschwindigkeit hat der Block beim Durchgang durch die Ruheposition der

unbelasteten Feder?

d) Zeichnen Sie in ein Weg-Energie-Diagramm qualitativ den Verlauf der Spannenergie der Feder, der potentiellen Energie im Schwerefeld und der kinetischen Energie ein.

Die funktionale Abhängigkeit von der Position auf der Ebene und die Lage von Maxima/Minima sollte dabei erkennbar sein

Hier nun meine Ansätze:

a) die Feder wird durch die Hangabtriebskraft Fha um s in Ruhe zusammengedrückt. Da der Klotz in Ruhe steht muss die Federkraft FF gleich der Hangabtriebskraft sein (

Also habe ich FF = Fha gerechnet

Also k*s =mg*sin(30) und dann nachts jmgestellt, wobei bei mir dann rauskommt: s=0,037m stimmt hier der Ansatz

b)benutzen des Energieerhaltungssatzes Am Anfang steht der Klotz in Ruhe, somit wirkt die pot Federenergie Epotf. Dann wird der Klotz beschleunigt und Epotf wird in Kinetische Energie umgewandelt. Dann kommt der Klotz wieder zum Stehen und Ekin wird in Epot=mgh umgewandelt.

Also : 0,5k*x^2=0.5m*g*h

Und so mit h=0,27m

Dann steht da ja noch, man solle den Absatand relativ zu xmin angeben.

Also habe ich erstmal mit den geometrischen Beziehungen (siehe zweites bild) die Höhe z von xmin ausgerechnet, wobei da rauskommt z=0,17m.

Frage: Wie gebe ich jz letzendlich den Abstand relativ zu xmin an. Also was genau bedeutet das überhaupt?

C)auch hier würde ich iwie versuchen den Energieerhaltungsssatz zu benutzen.Evtl Epotf =Ekin ?

d) hier bin ich absolut überfragt. Ich habe keine Ahnung wie man sowas zeichnen soll. Hier wäre ich super dankbar wenn mir jmd das erklären kann wie das

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Schule, Mathematik, Energie, Kraft, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physik, Physiker, physikaufgaben, Energieerhaltung, Physikstudium
Fadenpendel bewegungsgleichung?

Hey iwie verstehe ich bei folgenden Aufgaben nicht ganz, was von mir erwartet wird, bzw.was der Ansatz ist.

Die Idealisierung einer punktformigen Masse m an einem masselosen

Faden der Länge L wird als mathematisches Pendel bezeichnet.

Ein solches Pendel werde, wie in nebenstehender Abbildung gezeigt,

zur Zeit t = 0 um einen kleinen Winkel phi = phi0 aus der Vertikalen

ausgelenkt und losgelasssen. Das Pendel schwinge danach reibungsfrei.

a) Geben Sie die Kräfte an, die auf die Pendelmasse wirken

und zeichnen diese in die Skizze ein. Bestimmen Sie die

Rückstellkraft des Pendels, d.h. die Kraft die das Pendel in die

Gleichgewichtslage zuruckzwingt, als Funktion von ¨phi. Zeichnen

Sie die entsprechende Kräftezerlegung ebenfalls in die

Skizze ein. Fur nicht zu große Auslenkungen kann die

Näherung sin phi = phi benutzt werden. Stellen Sie mit dieser

Näherung eine Bewegungsgleichung für phi(t) auf.

b) Zeigen Sie, dass die harmonische Schwingung,

Phi(t) = A sin (wt + alpha)

diese Bewegungsgleichung fur eine passende Wahl von w erfüllt. Bestimmen Sie aus der Anfangsbedingung phi(0) = phi0 und phi(mit punkt oben drauf)(0) = 0 die Größen A und alpha.

c) Die Winkelgeschwindigkeit w hängt mit der Periode T der Pendelschwingung wie

folgt zusammen:

W=2π/T

Bestimmen Sie die Periodendauer als Funktion der Pendelparameter und der Erdbeschleunigung.

Meine Ideen:

Also das mit den Kräften einzeichnen habe ich hinbekommen und ich hab auch cerschiedene Beziehungen aufgestellt wie Fr= Fg*sin(phi) bzw.Fr=-mg*sin(phi) aber keine Ahnung ob die das wollen für die gleichung der rückstellkraft. Die Kräfte die generell auf die Pendelmasse wirken sind ja Rückstellkraft, Fadenkreuz und Gewichtskraft.Für den zweiten Teil der Kräfteeknteilung hab ich die Gewichtskraft in ihre Komponenten FG tabgebtial zur Kreisbahn und FGn orthogonal zur Kreisbahn zerlegt.wobei ja FGtan der Rückstellkraft entspricht.

Aber nun weiß ich nicht wie ich die Bewegungsgleichung für Phi(t) aufstellen soll. Was ist phie(t) überhaupt? Also wie nann ich denn für einen Winkel eine Bewegungsgleichung aufstellen?

b)hier hab ich absolut keine Agnung was die von mir wollen.was wäre den keine passende Wahl für w?Und wie soll ich A und Alpha bestimmen?

Bewegung, Mathematik, Dynamik, Physik, Fadenpendel, Kinematik, Physikaufgabe, Physikstudium
Auf fahrenden Zug aufspringen Physik aufgabe?

Hey ich komme bei folgender Aufgabe nicht weiter:

Sie hatten sich auf eine Fahrt mit einem Museumszug der Deutschen Bahn gefreut, Sie

sind aber sp¨at dran. In dem Moment, in dem Sie auf den Bahnsteig kommen, f¨ahrt gerade das Ende des mit aZ beschleunigenden Zuges mit der Geschwindigkeit v0 an ihnen vorbei.

Nach einem Schreckensmoment (tV = 2 s), w¨ahrenddessen Sie still stehen, entscheiden Sie sich, dem Zug hinterher zu sprinten, um auf den letzten Wagen aufzuspringen (bei diesem Museumszug ist das noch m¨oglich). Dabei laufen Sie quasi instantan mit der Geschwindigkeit vP los.

a) Skizzieren Sie den Weg sZ(t) des Zuges und den von Ihnen zuruckgelegten Weg ¨ sP (t) als Funktion der Zeit t. Diskutieren Sie die verschiedenen m¨oglichen Szenarien.

b) Wie groß muß Ihre Geschwindigkeit vP mindestens sein, damit Sie noch aufspringen k¨onnen?

c) Berechnen Sie vP mit den folgenden Zahlenwerten: v0 = 5 m/s, aZ = 1 m/s^2

. Was

denken Sie, schaffen Sie es, diese Geschwindigkeit zu erreichen und aufzuspringen? 

Hier meine Gedankengänge:)

Also zur a) da der Zug ja beschleunigt, wird die Geschwindigkeit mit der Zeit immer höher. Das Diagramm müsste also eine nach oben geöffnete halbparabel sein. Da die Person ja erst losrennt, nachdem der Zug schon an ihr vorbeigefahren ist, muss sie eine höhere Gewchwindigkeit ind der selben Zeitspanne wie der Zug erreichen. Das Diagramm der Frau müsste also folgendermaßen aussehen:in den ersten 2 Sekunden steht die Frau. Ab den 2 Sekunden beginnt sie zu sprinten. Auch sie muss erst beschleunigen, also sieht ihr Diagramm ähnlich aus wie das von dem Zug, nur dass die Parabel deutlich steiler sein muss, das sie ja schneller beschleunigt als der Zug.

b)Wenn man die Strecke des Zuges und der Person in ein Diagramm zeichnet, dann müsste die Strecke der Person an einem bestimmten Punkt an die Strecke des Zuges tangieren (ka wir ich das richtig ausdrücken soll, aber ich versuche ein Bild hochzuladen) Und an der Stelle wo die Graphen die selbe Steigung haben, ist die Geschwindigkeit, die die Person haben muss, um auf den Zug aufzuspringen. Wie schon angemerkt, brsuch die Frau auf jedenfalls eine höhere Anfangsgeschwindigkeit als der Zug. Aber keine Agnung wie groß die ist, und wie ich diese berechnen soll.

C) hier stehe ich inwieweit voll auf dem Schlauch. Mit den gegebenen Werten kann ich t =5 s ausrechnen.aber was mache ich dann?

Vielen lieben Dank schon mal im Vorraus!!!!

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Studium, Mechanik, Zug, Physikstudium
Aufladen eines Kondensators. Gleichung für Uc(t) beweisen?

Ok das hier ist ein ganz harter Fall für alle die hier helfen wolln.

Alles ist sehr unordentlich aufgeschrieben.

Also wir sollten Uc(t) beim Aufladen eines Kondensators beweisen.

Dafür haben wir erst mit der Kirchhoffschen Maschenregel folgende Gleichung aufgestellt.

Dann haben wir die zu beweisende Gleichung also Uc(t) bekommen und sollten das mittels einsetzen halt beweisen. Und jetzt kommt ein sehr unordentliches Bild, bei dem ich mir teilweise nicht ganz sicher bin ob ich es in der Hektik richtig abgeschrieben habe. (Das waren die letzten 5 min des Unterrichts).

Oben links steht Uc(t).

Die längere Zeile darunter hat als einzigen Sinn die Ableitung U'c(t) hervorgebracht.

Von da an wird es nur noch schlimmer. Ganz offensichtlich wurde da irgendwas eingesetzt. Ursprünglich stand da in Zeile 1 bei dem Bruchstrich U⁰, da ich aber mir selber(in meiner unendlichen Weisheit) so dachte dass da ja auch die Ableitung sein könnte, die es da einzusetzen gilt (haha) hab ich da mal provisorisch ne 1 drüber gekritzelt. Ka obs richtig ist.

In Zeile 2 taucht dann irgnedwie ein -U⁰ auf, dass den ursprünglichen (nicht sauber definierten😂) Ausdruck R×C×?/RC ersetzt. WIESO?

Und in Zeile 3 taucht das ominöse -U⁰ auch wieder auf, wo früher mal die 1 gestanden hat. WIESO?

Wenn jemand hier durchsteigt und mir das auch noch erklären kann wär das echt n Wunder. Aber ich dachte ich frag trotzdem mal wegen meiner gefährdeten Physiknote. Vielen Dank im Vorraus

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Schule, Mathematik, elektrische-spannung, Gleichungen, Kondensator, Physik, Elektrizitätslehre, Physikstudium, Gymnasium Oberstufe

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