Kraft F3 gesucht?
Vielen Dank für eure Hilfe :)
2 Antworten
Tipp: Zerlege F2 und Fg jeweils in Komponenten entlang der schiefen Ebene und senkrecht dazu.
Berechnen musst du sie nicht, denn sie sind dir ja schon gegeben. ;) Aber ja, beim Zerlegen einer Kraft in ihre Komponenten sollte man Winkel benutzen. Hast du so eine Kräftezerlegung schon mal gemacht?
Wenn die Kraft nach unten geht also bei der Hangabtriebskraft da verstehe ich's bissel wie man's zerlegt, aber hier geht's ja bergauf. :D Des hab ich noch nie gemacht..
Magst du versuchen, erst mal die Gravitationskraft zu zerlegen? Das ist ja genau das, was man tut, um auf die Hangabtriebskraft zu kommen.
Fg haben wir doch oder :D 5000 N, sorry bin echt n Problemfall haha :)
Wir wollen Fg ja auch nicht herausfinden, sondern F3. Und dafür brauchen wir die Komponenten aller Kräfte entlang des Hangs, denn F3 zeigt ja auch entlang des Hangs.
Ja, verstehe es nicht..mich verwirrt es wenn es bergauf geht :D Da kann ich ja auch kein Kräfteparallelogramm zeichnen..
Na klar kannst du es! Die Komponente senkrecht zum Hang zeigt dann eben nach oben und nicht nach unten.
Nein, das ist die Formel für die Reibungskraft, die haben wir hier aber gar nicht im Spiel.
Um solch eine Aufgabe lösen zu können, muss man erstmal das Problem verstehen, das gelöst werden soll. Daran scheint es bei dir im Moment zu hapern. Um das festzustellen, muss man erstmal anhand der Aufgabe ein kleines Frage-Antwortspiel mit sich selber betreiben. Die richtigen Fragen führen zu den richtigen Antworten und aus den richtigen Antworten kann man dann die richtigen Schlüsse ziehen. Dann muss man zum Schluss nur noch die Antworten und die daraus gezogenen Schlüsse mathematisch formulieren, das ganze ausrechnen und dann hat man die Lösung.
Das führe ich mal beispielhaft vor:
Was bedeutet „die Haftreibungskraft soll überwunden werden“? Das bedeutet, der Klotz soll sich in Bewegung setzen.
In welche Richtung setzt sich der Klotz in Bewegung? Die variable Kraft ist F3, die soll ja ausgerechnet werden. Die zeigt hangaufwärts, also soll sich der Klotz nach oben bewegen.
Wann setzt sich der Klotz in Bewegung? Das passiert genau dann, wenn die Summe aller Kräfte hangaufwärts ein kleines bischen größer sind als alle Kräfte hangabwärts.
Mathematische Umsetzung dieser Erkenntnis:
Die Summe aller Kräfte bezeichnen wir mit dem Index „ges“
hangaufwärts und hangabwärts fangen mit denselben Buchstaben an, das ist für einen Index blöd. Also bezeichne ich alle Kräfte, die hangaufwärts wirken mit „nach oben“ und alle, die hangabwärts wirken mit „nach unten“, Das ergibt die Indizes o und u, damit kann man arbeiten.
Es muss also die Bedingung erfüllt sein:
F_oges > F_uges
Nun ist aber ein > oder < immer blöd zu rechnen. Daher sagen wir, der Klotz ist gerade dann im Gleichgewicht und kurz vor der Bewegung, wenn
F_oges = F_uges
Als erstes suchen wir die Haftreibungskraft F_ro in der Skizze…und finden sie nicht. Also müssen wir selber überlegen.
In welche Richtung zeigt F_ro? Wir wissen: immer entgegen der Bewegungsrichtung, also hier nach unten.
Wie groß ist F_ro?
Wir wissen: F_r ist grundsätzlich Auflagekraft mal Reibungskoeffizient.
Die Auflagekraft des Klotzes bezeichne ich mit Fa und formuliere:
F_ro = F_a * μ_0
Nun betrachten wir die anderen Kräfte in der Skizze der Reihe nach:
F1: wirkt direkt nach oben, kommt also in die Summe von F_oges
F2: ups, wie ungünstig. Die wirkt schräg. Also müssen wir sie in eine Komponente nach oben und eine senkrecjt zur Ebene zerlegen. Die Komponente nach oben kommt zur Summe von F_oges, die Komponenten senkrecht zur Ebene kommt zur Auflagekraft, wirkt aber von der Ebene weg, macht also den Klotz „leichter“.
Wir zerlegen also F2: (die Kräftezerlegung stelle ich jetzt nicht im Detail an)
F_2a = F2 * sin 15° = 500 N * 0,26 = 129,4 N
F_2o = F2 * cos 15° = 483,0 N
Kurze Überprüfung: F_2o ist deutlich größer als F_2a. Das entspricht der Skizze, also sin und cos nicht vertauscht, sondern richtig angewendet.
F3: zeigt nur nach oben und soll berechnet werden. F3 geht also voll in F_oges ein.
Fg: muss zerlegt werden in die Hangantriebskraft Fh und die Normalkraft Fn. Fh geht in F_uges ein und Fn geht in die Auflagekraft Fa ein.
Fh = Fg * sin 30° = 5 kN * 0,5 = 2,5 kN
da alles sonst in N und nicht in kN gerechnet wird, rech ne ich das gleich mal um:
Fh = 2,5 kN = 2500 N
Fn = Fg * cos 30° = 5 kN * 0,866 = 4,330 kN = 4330 N
So, die Aufgabe ist soweit analysiert und kann nun berechnet werden:
Als erstes rechnen wir F_ro aus:
F_ro = F_a * F_a * μ_0
F_a = Fn - F_2o = 4330 N - 483,0 N = 3847 N
und damit:
F_ro = 3847 N * 0,28 = 1077,2 N
Nun können wir die beiden Gesamtkräfte berechnen:
F_oges = F1 + F_2o + F3
F_uges = Fh + F_ro
Da ja F_0ges = F_uges sein soll:
F1 + F_2o + F3 = Fh + F_ro
und da F3 gesucht ist, lösen wir danach auf:
F3 = Fh + F_ro - F1 - F_2o = 4330 N + 1077,2 N - 300 N - 483,0 N
F3 = 4624,2 N
Da mit F3 = 4624,2 N der Klotz sich ja gerade noch nicht bewegt, runden wir auf und schreiben:
Ergebnis: F3 muss mindestens 4625 N betragen, damit die Haftreibungskraft überwunden wird und sich der Klotz nach oben in Bewegung setzt.
Bemerkung: Bei der Lösung auf dem Blatt erscheinen natürlich nicht die ganzen Überlegungen dazu, da schreibt man dann jeweils nur den mathematischen Teil hin.
Gut gemeint - aber du mußt die Situation der FS berücksichtigen.
Hier sind die meisten überfordert, ganz davon abgesehen, daß einem vor so einem langem Referat graut - auch noch im Schulmeister-Stil.
Kurz und verständlich geht auch.
Das macht etwa "PhotonX", leider doch etwas zu kurz.
Ich muss gar nichts und wenn es dir nicht gefällt, steht es dir ja frei, es besser zu machen.
Ich muss gar nichts..
Passt - statt einfach mal darüber nachzudenken plusterst du dich auf.
Du bist erkenntnisresistent.
Hätte ich mir ja denken können - also vergiß es.
Du bist erkenntnisresistent.
Nein, aber ich lehne Kritik, dass ich zu wenig hätte, von denen, die gar nichts haben, generell ab. Und genau von denen, die gar nichts bieten können, lasse ich mir auch nicht sagen, was ich "muss". Wenn jemand behauptet, er wisse es besser, soll er mir das zeigen und nicht nur behaupten. Da kommt aber gar nichts von dir, was wiederum mich nicht überrascht.
Ich verstehe es nicht so richtig..muss ich jetzt nicht irgendwelche Winkel berechnen ? :D