Kräftegleichgewicht berechnen?
Moin,
Ich bräuchte mal etwas Hilfe mit den Aufgaben 2 und 3 des angefügten Fotos. Ich weiß nicht, wie ich dabei überhaupt vorgehe, habe keine Formeln, ich habe eigentlich gar keine Informationen und keine Ahnung. Da ist die Selbsterarbeitung denkbar schwierig.
Die restlichen Aufgaben können ignoriert werden, die habe ich selbst lösen können. Aber mit Kräften kenne ich mich überhaupt nicht aus. Kann mir da jemand was empfehlen (ich bin wohlgemerkt kein Schüler mehr, deshalb bringt mir eine Aussage wie "pass in der Schule auf" rein gar nichts).
Ich würde mich über jede plausible Erklärung und Hilfe freuen.
3 Antworten
Ein paar Formeln zur schiefen Ebene:
Normalkraft F_N wirkt senkrecht zur Auflagefläche der Masse:
Hangantriebskraft F_H sorgt dafür, dass die Masse dem Hang herunter rutscht:
Gewichtskraft F_G ist hier die vektorielle Addition von F_H und F_N:
kommt noch Reibung hinzu, existiert eine Reibungskraft F_R, die der Hangantriebskraft F_H genau entgegengesetzt gerichtet ist, für sie gilt:
Dabei ist mu der Reibungskoeffizient.
Illustration der wirkenden Kräfte (Reibung wird vernachlässigt):
Hallo, bei Kräften hast du immer Kraft 1 und die entsprechende Gegenkraft
Fg=m*g (Gewichtskraft)
F=m*a(Newton’sches Axiom)
Bei deiner Aufgabe hast du aber einen Winkel gegeben (Hangabtriebskraft)
Du brauchst also etwas Trigonometetrische Mittel (Sinus/Cosinus)
Es gilt immer das die Summe aller Kräfte =0 sein muss
F(links) =F (rechts)
Kannst hier aber nicht die ganz einfache Formel verwenden sondern brauchst
Sowas wie hier
∑Fix=0
F1⋅cos(30°)− F2⋅cos(30°)=0
Je nach Fall musste auch mit Sinus arbeiten
F=m*a(Newton’sches Axiom)
Mein Kollege Newton hätte da lieber ein: F = dp/dt
stehen gehabt.
Pass in der Ausbildung auf, lol
Regeln der Statik:
ΣF = 0, ΣM = 0
Kurz: Die Kräfte, die auf einen Körper wirken, stehen im Gleichgewicht. Das ganze gilt vektoriell.
Hast du nicht sonst eher chemisches Zeug? Und warum erklärt dir das keiner? ;)
Im Endeffekt heißt das mit den Vektoren nur, dass die Kräfte sich in jeder erdenklichen Richtung aufheben müssen.
Es ist in der Mechanik immer sinnvoll, das System in Teilsysteme zu unterteilen und die Kräfte über die Systemgrenzen zu identifizieren.
Ebenfalls ist es sinnvoll, sich ein Koordinatensystem zu definieren. Hier bietet sich ein gewöhnliches KOS mit e1 horizontal und e2 vertikal an. Die Richtung (wo oben/unten ist) darfst du dir aussuchen. Eine Alternative wäre auch ein mit der Ebene geneigtes Koordinatensystem für den Körper auf der Ebene, das Ergebnis bleibt aber größtenteils gleich. Versuche, dass so viele Kräfte wie möglich auf den Achsen des KOS liegen.
Beispielhaft könnte man sich mal den Gegenstand auf der Ebene anschauen. Auf diesen wirken:
- Eine Gewichtskraft nach unten (bekannt)
- Eine Seilkraft nach oben rechts (unbekannt und wichtig für m2)
- Eine Lagerkraft der Ebene nach oben links (unbekannt und unwichtig)
Da man keine Lust hat die Lagerkraft der Ebene auszurechnen, macht man eine Kräftebilanz gerade normal zu dieser Lagerkraft, damit sie keinen Einfluss hat. Über die Winkelfunktionen projiziert man alle Kräfte in die gesuchte Richtung (bzw. zerlegt sie in ihre Komponenten im selbst definierten KOS). Hierbei ist auch zu sehen, dass die Projektion von zur Bilanzrichtung senkrechten Kräften gerade 0 ist und deshalb rausfliegt.
Damit bekommst du dann die Seilkraft, welche bei Reibfreibeit nur um die Rolle gelenkt wird und mit gleicher Stärke auch an m2 angreift.
Ich hoffe, du kannst damit irgendwas anfangen.
Ja, für gewöhnlich habe ich Fragen zur Chemie, weil ich dazu (leider) auch einiges lernen muss.
Die Chemieaufgaben bereiten mir für gewöhnlich auch größere Schwierigkeiten als die Physikaufgaben, aber wenn einfach kein Wissen vorhanden ist, muss man nachfragen. :D
Noch etwas:
Woher nehme ich die Länge der Vektoren?
Hoffe ich einfach, dass eine maßstabsgetreue Zeichnung vorliegt? Vektoren (soweit ich mich erinnere) setzen sich ja aus mehreren Koordinaten zusammen: Einer x-Koordinate, einer y-Koordinate und evtl. noch aus einer z-Koordinate, bzw. x1, x2 und x3.
Der Vektor einer Gewichtskraft wäre zum Beispiel (m • g | 0), wenn e1 nach unten zeigt und e2 senktecht auf e1 steht (Alternative 1).
Wenn man aber e1 die schiefe Ebene herab und e2 90° mathematisch positiv dazu ansetzt, dann wüde sich mg (sin α | cos α) ergeben.
Aber wie gesagt, obwohl es zwar Vektoren sind, macht man eigentlich immer nur Bilanzen über die einzelnen Komponenten der Vektoren und bekommt nicht wirklich viel davon mit.
Wo soll ich denn aufpassen, wenn mir niemand was erklärt? Ich muss mir wirklich alles selbstständig erarbeiten.
Ich verstehe auch immer noch nicht, wie ich überhaupt den Vektor bilde. Wie gesagt, ich habe praktisch keine Anhaltspunkte.
Aber danke, dass ist schonmal ein Anfang.