Physik hilfe?
Ein Auto rollt ein hügel runter
(Es existiert kein Reibungswiederstand!)
Bei der Verdopplung des Gewichts:
Da fehlt noch die Frage.
Ups
5 Antworten
Wenn das Gewicht des Autos verdoppelt wird, wird sich die kinetische Energie des Autos beim Rollen den Hügel hinunter ebenfalls verdoppeln. Das liegt daran, dass die kinetische Energie des Autos proportional zu seiner Masse ist. Ohne Reibungswiderstand wird das Auto mit der gleichen Geschwindigkeit wie zuvor den Hügel hinunterrollen, da es keine Kraft gibt, die seine Bewegung verlangsamt. Die potentielle Energie des Autos, die es aufgrund seiner Position am Hügel hat, wird auch proportional zur Masse des Autos sein.
Deswegen bleibt die Geschwindigkeit gleich
Bei einem gleitenden Schlitten wären die bereits gegebenen Antworten umfassend und korrekt. Bei einem „Auto“ kommt es aber auch auf die Massenverteilung der rotierendem Räder an: bei gleicher Masse rollt das Rad schneller, das das kleinere Trägheitsmoment besitzt. Falls die zusätzliche Masse also auf dem Äußeren Radius der Räder angebracht wird, wird der Wagen langsamer rollen.
E_pot = E_kin + E_rot
Die Erdbeschleunigung von rund 9,81 m/s^2 ist unabhängig von der Masse für alle Körper gleich. Ohne Berücksichtigung von Reibung und Luftwiderstand fallen (senkrecht) oder rollen (schiefe Ebene) demzufolge alle Gegenstände gleich schnell.
Ergänzung: Dazu gibt's ein schönes Physikexperiment, bei dem in Vakuum eine Bleikugel und eine Daunenfeder gleich schnell fallen.
Über den Ansatz der Energieerhaltung (im vereinfachten Fall ohne Reibung gut nutzbar):
E_pot = E_kin
Sprich, die volle, potentielle (Höhen-) Energie wird am Ende der schiefen Ebene in kinetische (Bewegungs-) Energie umgewandelt. In dem Fall wäre es auch vollkommen irrelevant, ob es eine schiefe Ebene oder ein freier Fall wäre:
E_pot = m · g · h
E_kin = 1/2 · m · v²
Setzt du beide gleich (= Umwandlung von einer zur anderen Energieform), dann kürzen sich die Massen raus. Damit ist die Masse irrelevant.
Da die Beschleunigung des Autos g*sin(alpha) ist, ist sie unabhängig vom Gewicht.