Physik Kraft und Arbeit geschlossen

[who93]

Hallo
Ich habe folgende aufgaben bekommen und möchte diese nun kontrollieren, bzw ergänzen!
1) Eine Masse m=1200kg soll in 8s von 0 auf 100km/h beschleunigt werden
a) Welche Kraft ist dafür notwendig?
b)Welcher Weg wird zurückgelegt?
c)Wie groß ist die dabei geleistete Arbeit?
Vergleiche diese Arbeit mit der kinetischen Energie der Masse bei v=100km/h
2) Eine Masse 400 kg wird mit der Kraft von 5000 N im Schwerefeld der Erde
senkrecht nach oben bewegt.
a) Welche Kraft bleibt für die Beschleunigung der Masse?
b)Welche Geschwindigkeit wird nach 12 m erreicht?
c) Wie lange dauert der Vorgang?
3) Für die Bremskraft die durch einen Fallschirm erzielt wird, gilt angenährt
die Formel FBrems=0.4 cwApv² (cw=1.4; A=20m², p=1.29kg/m³)
a) Der Absrung erfolgt zum Zeitpunkt t=0, nach 5s öffnet sich der
Fallschirm, während dieser Zeit soll der Luftwiderstand vernachlässigt
werden. Welche Geschwindigkeit wird nach diesen 5 s erreicht?
b) Wie groß ist die Bremskraft des Fallschirms unmittelbar nach dem
Öffnen des Schirms?
c) Mit welcher konstanten Endgeschwindigkeit bewegt sich ein solcher
Fallschirm mit Last (Gesammtmasse=100kg) nach unten?
4) Ein Traktor mit einer Masse von 3500 kg zieht einen Jauchewagen mit
einer Masse von m=6000kg über den Acker. Nach 500 m ist der Tank leer
und die Masse hat sich auf 3000 kg reduziert.
Wie groß ist die geleistete Arbeit W, wenn die Reibungszahl 0.2 ist?

Ich wäre euch sehr dankbar wenn ihr die ergebnisse ausrechnen könnt
am liebsten auch mit rechnungsweg (oder kurze stichworte) damit ich auch weiß was falsch ist!!! (auch egal wenn ihr nur eins ausgerechnet habt!!!)
lg
who!!

 

[KasperIII]

Wenn du es schon gerechnet hast, dann schreib doch bitte auch deine Ergebnisse hin!

Ansonsten skizier ich mla ein Paar Lösungen:

1.)
a) a=v/t
F=m*a
b) s=0,5*a*t^2
c) W=F*s
W_2=0,5*m*v^2
2.)
a) F= 5000N-m*g
b) a=F/m
s=0,5*a*t^2 --> t= sqrt(2*s/a)
v= a*t
c) Welcher Vorgang?
3.)
a) v=g*t
b) einfach einsetzten
c) Bedingung: F_Brems=F_G
m*g=0,4*c_w*A*p*v^2
v= sqrt(m*g/(0,4*c_w*A*p))
4.) kommt noch (vielleicht)

Gruß

KasperIII

 

[Martinie]

Naja schreib doch mal deine Ergebnisse hin, bei den Aufgaben kann ma eigentlich nicht viel falsch machen außer Einheiten falsch umrechnen aber beim durchschauen konnte ich eigentlich nur Grundeinheiten sehen!



Achso nen langen Rechenweg gibt es auch bei den Formeln garnicht sind max 2 oder 3 Formeln!

Zum Beispiel 1. a(beschleunigung) is ja delta V / delta t also in dem fall einfach 100/3.6 (weil du m pro sekunde brauchst)
dann durch 8 sekunden und dann F=m*a
Wenn du alles hast kann ich dir gerne helfen bzw dich korrigieren!

 

[who93]

hi
danke für eure antworten!
hier meine bisherigen ergebnisse:
1
a)4.166kJ;
b)222,222m da hab ich gerechnet: s=W/F bei deiner formel kommt mir 111.104 herraus
c)925.925kJ hier kommt auch was anderes raus wegen dem s 462.93kJ

2
a)1kJ
b)noch nicht
c) Da steht einfach "Wie lange dauert der Vorgang?" ich weiß nicht was er meint

3
a)50km/h
b)45,15kJ
c) hier hab ich noch probleme

4
hab ich schon versucht, aber schaffe es nicht!

danke für eure antworten
ich rechne mal mit deinem lösungvorschlag nach kasper!!!
danke!!!!

zu 2 b
muss ich beim berechnen von a F=1kJ oder 4kJ nehmen?

 

[KasperIII]

Also zunächst einmal: bei deiner 1 a) wie kommst du da auf kJ, du sollst doch die Kraft bestimmen, und die hat die einheit Newton --> Verständnisfehler?

dann noch zur 3.) du gibst hier bei a) v=50km/h an, hast du dir schonmal in deiner Rechnung die Einheiten angeschaut (Tipp meinerseits: immer machen, dann weiß man, ob es sein kann), es müssen nämlich 50 m/s sein.

zur 2 b) du musst die beschleunigende Kraft nehmen also die 1000 N=1kN

 

[who93]

ah ok danke ja die kJ waren ein verständnis fehler!
bei 3 hab ich falsch vom blatt abgeschrieben, ist schon klar, Dimensionskontrolle

ok jetzt müsste alles stimmen
ich probier nochmals die letzte

 

[Rodan]

4)
Du musst zuerst die Reibungskraft in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg bringen. Wenn man von linearen Gewichtsabfall ausgeht könnte das ungefähr so aussehen:

Fr = 0.2 * m(x) * g
m(x) = 3500kg + 3000kg + 3000kg*(500 - x)/500

Für die Reibungsarbeit gilt ja:
W = Int(Fr)dx in den Grenzen 0 - 500.

Also schnell integriert und fertig.

PS: Latex Code wäre eine super Erweiterung für das Forum^^

 

[who93]

hi
hm, ich weiß leider nicht ob das stimmt, den wir haben das mit reibung etc noch nicht gemacht

 

[KasperIII]

Mal ganz nebenbei, in welcher Klasse bist du denn, bevor wir hier mit integrieren anfangen^^

Ansonsten sieht der Ansatz von Rodan soweit nicht schlecht, und müsste auch auf das richtige Ergebnis rauskommen.

Und mit dem Latexcode stimme ich zu, damit wären die Formeln deutlich besser lesbar...

 

[Martinie]

Rodan hat schon recht!

Ich überleg grad nen Weg ohne Integral"

Aber kann man hier Anfangsarbeit nehmen (voller Tank) und dann die letzte Arbeit (leerer Tank) und davon den Mittelwert?

Ich weiss nich ich bin mir jetzt nicht sicher, ohh mein Tutor würde mir en Kopf abreissen!

 

[Rodan]

Wie Anfangsarbeit? Arbeit ist doch eine Prozessgröße... da gibts kein Anfang und kein Ende. Höchstens die Differenz der kin. Energien. Funktioniert bei dem Beispiel aber (glaube ich) nicht. Irgendwie ist das ganz schön schwer sich wieder daran zu erinnern, wie man das früher gelöst hatte, als man in Mathe noch nicht so weit war^^.

 

[who93]

höhere elektronische lehranstalt 1 klasse
noch nicht so weit mit mathe
integral sagt mir nichts
danke!!!

 

[KasperIII]

Also ohne Integral gehts folgendermaßen:

Du bestimmst die Mittlere Kraft von den 500 m:
F_RA=9500kg*10N/kg*0,2
F_RE=6500kg*10N/kg*0,2
F_RM=0,5*(F_RA+F_RE)
und dann W=F*s
dann hast du die Arbeit (800 000 J)

Gruß

KasperIII

 

[who93]

ah
ok vielen dank Kasper!!!
ich rechne jetzt noch einmal alles aus!!!
danke
lg
und schönen abend
Edit:
was ist sqrt?
Quadratwurzel oder normale Wurzel?
Edit2:

F_RE=6500kg*10N/kg*0,2

wiso 6500kg? nicht 6000 kg?
Edit3: ah jetzt ist ok wiso 6500 !

 

[KasperIII]

Hi,
also das sqrt steht für "square root" oder auch Quadratwurzel, also die ganz normale Wurzel.

Wenn du Ergenisse hast, aknnst du sie ja mal posten, dann können wir kucken, ob sie stimmen.

Gruß und viel Spaß

KasperIII

 

[who93]

hi
hier sind meine ergebnisse!:
1)a)F=4.166kN
1)b)s=111.104m
1)c)w=462.93kJ

2)a)F=1kN
2)b)v=7.5m/s

3)a)v=50m/s
3)b)Fbrems=45.15kN
3)c)v=8.45m/s

4) W=800kJ

ich hofffe sie stimmen jetzt
danke!!

 

[KasperIII]

Also 1., 2., 4. ist richtig, die 3. a) auch, bei der B habe ich allerdings 36,12 kN raus.
Bei der c) komm ich auf 8,31 m/s, dass kann aber an Rundung und ähnlichem liegen.

 

[who93]

also an 3c weiß ich woran es liegt
wir benutzen bei g=10m/s² und nicht 9,81
wiso hast du bei b dieses ergebnis?
man rechnet doch
Fbrems=0.5*1.4*20m²*1.29kg/m³*50²
hab ich da was falsches?

 

[KasperIII]

Dann ist es logisch, ich habe mit den 0,4 gerechnet, die du im ersten post geschriben hast^^ Hab mich schon gewundert woher 0,4 kommen

Edit, und bei der 3 c) komm ich dann (mit 0,5 statt 0,4) auf 7,44

 

[Rodan]

@ KasperIII: Gute Idee mit der mitleren Kraft, da wär ich glaub ich nich mehr draufgekommen...

 

[who93]

ah ok, vielen dank!!!
ich hab noch eine (heute bekommen)
Eine Masse m1=2.0 kg ist über ein Seil mit einer zweiten Masse m2=1.0 kg verbunden. Die Haftreibungszahl zwischen Masse m1 und dem Boden ist y0=0.4, die Gleitreibungszahl ist y=0.3

1) Kann die Masse m1 durch die Masse m2 in Bewegung versetzt werden (rechnerische Lösung)
2) Welche Kraft verbleibt für die Beschleunigung?
3) Welche Geschwindigkeit erreicht er nach einer zurückgelegten Streckte von s=3m?
4) Löse die Aufgabe auch über das Gesetz der Energieerhaltung.

da hab ich leider keinen tau wie das gehen soll!
wär euch wircklich sehr dankbar

 

[Rodan]

Ey, aber nicht das du hier dir alles lösen lässt^^...

1) Es wirken Haftreibung (nur m1) und Gravitationskraft (nur m2). Je nachdem was nun größer ist, entscheidet, ob er sich bewegt oder nicht.

2) F(beschl) = F(Grav m2) - F(Gleitreib m1)

3) v = sqrt(2as) mit a = F(beschl)/(m1 + m2)

4) Pot.Energie(m2) = Reibungsarbeit(m1) + kin.Energie(m1 + m2)
umstellen nach v der kin.Energie und Ausrechnen

edit: kleine Korrektur. thx @ kasper

 

[who93]

^^ danke für deine antwort!!
ne ich lasse hier nicht alles lösen
die anderen hab ich nur kontrolliern wollen ob sie so stimmen
da hab ich ein paar kontrollieren können
bei der weiß ich eben echt nicht weiter
ich probier das mal aus!

 

[KasperIII]

kleine Korrektur zu dem 2.): Es muss mit der Gleitreibung gerechnet werden für die Beschleunigende Kraft, nicht mit der Haftreibeung.

Sonst ist alles OK

 

[who93]

wir haben für die Gravititon diese Formel kennengelernt
F=y*(m1*m2/r²)
doch was ist hier m1 und der radius?
den y ist die Gravititionskonstante#
im internet hab ich auch gesehen, das man nur eine masse nehmen kann, also F=y*(m/r²)
doch ich weiß ja den r nicht