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marl0we

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1

24.07.2005, 13:47

Mathe / Physik Hilfe gesucht

Tach Mädels..... ich habe da eine Aufgabe, mit der ich nicht klar komme (hätte mal in Mathe und Physik besser aufpassen sollen) ^^

Evtl kann mir ja hier jmd helfen ?!

Aufgabe:

Ein 25 Kilogramm schwerer Junge mit einer angenommenen Reibungszahl von 0,15 rutscht eine 3 meter hohe gerade Rutsche herunter.

Frage:

Wie gross muss die Neigung der Rutsche in Grad sein, damit der Junge am Ende der Rutsche eine GEschwindigkeit von 6,6 meter / Sekunde hat ?



thx 4 help
ae victis

2

24.07.2005, 13:59

ich würd ihm erstmal mein pausenbrot geben, alles andere ergibt sich dann von selbst.

3

24.07.2005, 14:00

Hab grad keine Zeit es auszurechnen, aber hier ne kleine Anleitung:
1. Potentielle Energie vorher ausrechnen
2. Kinetische Energie nachher ausrechnen
3. Differenz davon: Verlust durch Reibung
4. Ausrechnen der Strecke (Reibungszahl + Energie gegeben)
5. Mit Sinus Winkel ausrechnen

4

24.07.2005, 14:46

Habs geändert und etwas ausführlicher gemacht.

Potentielle Energie:

Epot=m*g*h m...Masse,g...Erdbeschleunigung,h...Höhe
=25kg*9,81m/s^2*3m
=735,75J

kinetische Energie

Ekin=1/2*m*v^2 v...Geschwindigkeit
=1/2*25kg*42,56(m/s)^2
=544,5J

Reibungsenergie

Ereib=Epot-Ekin
=191,25


Grundgleichung der geneigtenen Ebene
(1)
Fh/Fg=h/l Hangabtriebskraft zu Gewichtskraft wie Höhe zu Länge der geneigenten Ebene

Reibungsenergie
Die Reibungskraft hast Du definiert durch Reibungszahl mal Normalkraft, Normalkraft die die Kraft senkrecht zu Ebene also Gewichtskraft mal cos(alpha). Kraft mal Weg l ist die Reibungsenergie.

(2)
Ereib=Reibungszahl*Fn*l Fn=Fg*cos(alpha)
Ereib=Reibungszhal*Fg*cos(alpha)*l

SO hat man 2 Gleichungen und 2 Unbekannte
Die erste Gleichung nach Länge l umformen

(1)

l=(Fg*h)/Fh

(1)->(2) Also unser l aus der 1. Gleichung in die 2. einsetzen

Ereib=Reibungszahl*Fg*cos(alpha)*(Fg*h)/Fh

Die Hangabtriebskraft Fh ist definiert durch Gewichtskraft mal sin(alpha)

Ereib=Reibungszahl*Fg*cos(alpha)*(Fg*h)/(Fg*sin(alpha))

Das Ganze wieder so umstellen, dass man Sin(alpha)/Cos(Alpha)=(Reibungszahl*Fg*h)/Ereib bekommt. Sin durch cos ist Tangens. also tan(alpha)=(0,15*245,25N*3m)/191,25J
Tan(alpha)=0,57706
alpha=29,9875 also rund 30°

Da man Gleichung 1 schon nach l umgestellt hat, den Wert da gleich einsetzen. l= (fg*h)/(Fg*sin(alpha) da kommt man auf 6.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »WW_Ronin« (24.07.2005, 17:16)


marl0we

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5

24.07.2005, 16:28

ohhje... glaube, dann nehme ich das Pausenbrot... der Rest sagt mir nämlich nix :stupid:

@ronin: soll 23.13 die Lösung sein ? wenn ja... kann nid ?(



btw...das ist eine Aufgabe aus dem FAZ Sommerrätsel

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »marl0we« (24.07.2005, 16:29)


6

24.07.2005, 16:53

Hm Stimmt, das erfüllt nicht die Grundvoraussetzung Fh/Fg=l/h

Ich hab das mal in mit einen Gleichungssystem aus der Gleichung und Ereib=Reibungszahl*Fg*cos(alpha)*l gemacht und da kommte ich auf recht Runde Zahlen also Alpha=30° und l= 6m.

€:
Die Hangabtriebskraft ist die Kraft, die dann resultierend, also nach Abzug der Reibungskraft in Richtung der Bewegung geht. Daher war das mit Ekin=Fhangabtrieb*l falsch. Wenn man Hangabtriebskraft mit l multipliziert, kommt man genau auf Epot, also so wie es auch sein müßte.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »WW_Ronin« (24.07.2005, 17:01)


7

24.07.2005, 17:26

Potentielle Energie davor:
Wpot= m*g*h= 25kg*9,81N/kg*3m=735,75Nm

Kinetische Energie nachher:
Wkin= 0,5*m*v²= 0,5*25kg*43,56m²/s²=544,5Nm

Verlorene Energie durch Reibung:
W= Wpot-Wkin= 735,75Nm-544,5Nm= 191,25Nm

Länge der Strecke:
W= FN*µ*s= G*cos(a)*µ*s
191,25Nm= cos(a) *245,25Nm*0,15*s
191,25Nm= 36,79N*cos(a)*s
cos(a)= 5,2m/s

sin(a)= h/s
sin(a)= 3m/s
s= 3m/sin(a)

cos(a)= 5,2m/(3m/sin(a))
cos(a)= 1,73*sin(a)

cos(a)/sin(a)= 1,73
1/tan(a)= 1,73
tan(a)= 1/1,73
tan(a)= 0,578
a= 30,03°

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »plizzz« (24.07.2005, 18:06)


8

24.07.2005, 17:42

Also Erdbeschleunigung nimmt man zum überschlagen als 10 m/s^2, aber doch nicht beim rechnen.

9

24.07.2005, 18:08

Habs geändert, aber die große Veränderung lag nicht wirklich daran, bloß hab ich anfangs 100J unterschlagen.

10

24.07.2005, 18:11

Kommst auch das Selbe, es scheint also zu stimmen :)

marl0we

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11

25.07.2005, 12:33

Jau vielen Dank euch..... so ~ 30 passt auch ausgesprochen gut in die Gesamtlösung rein (also der Buchstabe, den diese Lösung ergibt) :respekt:

Habe die Lösung gefunden, auch wenn ich das "Bauteil mit der Kennziffer 6" aus einer "schweizerischen Patentzeichnung vom 30.09.1968" für eine "Schwimmbadheizung" genausowenig benennen konnte, wie den Monat, in dem das Landgericht Osnabrück im Jahre 1997 ein Urteil zum Aufstellen von Biomülltonnen gefällt hat.
 8)