Physikaufgabe (Schiefe + waagrechte Ebene)
Eine Schlittenfahrerin fährt einen schneebedeckten Hang (Gleitreibungszahl f(gl) = 0,18) aus der Ruhe abwärts. Nach 100 m auf dem 12° steilen Hang kommt sie auf eine waagrechte Ebene, wo sie nach einer gewissen Auslaufstrecke von selber stehenbleibt. Der Übergang vom Hang zur Ebene soll ohne Geschwindigkeitsverlust möglich sein.
a) Berechne die Geschwindigkeit der Schlittenfahrerin unten am Berg.
b) Berechne, wie lange es dauert, bis sie unten ist (also am Beginn der Auslaufstrecke).
c) Berechne, wie lang die Auslaufstrecke ist.
d) Die Schlittenfahrerin nimmt ihr Kind mit auf den Schlitten und fährt die selbe Strecke. Brauchen die beiden eine längere oder eine kürzere Auslaufstrecke? Begründe.
Wäre toll, wenn mir jemand die Rechenwege zeigen könnte. Bei Teilaufgabe a) kann man glaub mit den Formeln F(H) = ma und v= Wurzel (2as) auf die Lösung kommen. Bei b) kann man s= 0,5a*t(hoch 2) oder t= v : a anwenden. Ich weiß, dass die Lösung bei Teilaufgabe c) 15,8 m sein muss, ich weis allerdings nicht wie man darauf kommt und welche Formel man benutzen muss.
Vielen Dank für eure Mühe!
2 Antworten
Die resultierende Kraft auf den Schlitten ist F = m * g * sin(12 Grad) - m * g * cos(12 Grad) * 0,18.
(Die Reibkraft hängt mit der Normalkraft multipliziert mit 0,18 zusammen).
Damit berechnest du mit F = m * a deine Beschleunigung und mit 100m = 0,5 * a * t^2 dann deine Zeit bis unten. Mit v = a * t kannst du die Geschwindigkeit unten ausrechnen. Für Teil c ) wirkt nur noch die Reibkraft Freib = m * g * 0,18, dann so weiter wie oben.
a) Mit tan die höhe berechnen und die potentielle Energie. Diese Gleichsetzen mit der kinetischen Energie und Einrechnen des Reibungsenergieverlustes, die Masse kürzt sich heraus:
mgh = 1/2 mv² + f(gl)mgcos12° s ... v=?
b) s=0,5at² mit Fh - Fr = ma und Fh= mg sin12° umstellen und t berechnen.
c) Mit v aus a) und Formel
s=0,5 mv² / F und F aus F=mg
Hoffe, dass ich nichts übersehen habe, wahrscheinlich noch Reibungsverlust auf Auslaufstrecke.