Physik!! Auf einer reibungsfreien Rutschbahn rollt eine Stahlkugel ?
Auf einer reibungsfreien Rutschbahn rollt eine Stahlkugel der Masse m=5kg herab. Die Kugel startet in einer Höhe von x¹=15m und trifft bei einer Höhe von x²=2,5m auf eine horizontal angeordnete Feder. Die Federkonstante beträgt k=10kN/m.
a) Welche Geschwindigkeit V hat die Kugel unmittelbar bevor sie auf die Feder trifft?
![Aufgabe (Bild) - (Mathematik, Physik, Auto und Motorrad)](https://images.gutefrage.net/media/fragen/bilder/physik-auf-einer-reibungsfreien-rutschbahn-rollt-eine-stahlkugel-/0_big.jpg?v=1511196972000)
3 Antworten
![](https://images.gutefrage.net/media/user/eterneladam/1673990853932_nmmslarge__0_0_3023_3024_b3ab443b0f60481e81ea92643ef07370.jpg?v=1673990854000)
Für die Geschwindigkeit haben wir V = g t (g = Erdbeschleunigung = 9.81 m/s², t = Zeit)
Die Zeit welche die Kugel unterwegs ist können wir aus S = g/2 t² ausrechnen (S = Weg, g und t wie oben).
Also t = 1.596.... s
Und v = 15.66 m/s
![](https://images.gutefrage.net/media/default/user/0_nmmslarge.png?v=1438863662000)
Vielen Dank!!!!! Könnten Sie mir bitte bitte auch die anderen Aufgaben erklären? (Siehe Bild)
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...die gleiche Geschwindigkeit, die sie auch hätte, wenn sie im freien Fall aus derselben Höhe herunterfallen würde.
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Vielen Dank!!!!! Könnten Sie mir bitte bitte auch die anderen Aufgaben erklären? (Siehe Bild)
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Wer die Frage formuliert hat, hat schon mal selber einen Denkfehler gemacht. Wenn die Kugel rutschen würde, dann könnte man mit Epot = Ekin rechnen.
Nun steht da aber, die Kugel rollt. Dadurch dass sie rollt, bekommt sie Rotationsenergie und dann würde der Energieerhaltungssatz lauten:
Epot = Ekin + Erot
Erot rechnet man über das Massenträgheitsmoment aus. Dazu müsste man mit der Dichte von Stahl den Durchmesser und damit den Rollradius ausrechnen. Mit dem Massenträgheitsmoment einer Kugel (J = 2/5 * m * r^2) kann man dann Erot (Erot =1/2⋅J⋅ω2) in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit berechnen, die wiederum von der Abwärtsgeschwindigkeit abhängt.