Newtonsche Gesetze Aufgabe

Question

Hallo kann mir jemand bei der 1b helfen?

Comments

Hallo also hier habe ich noch eine Aufgabe, wo ich mir ziemlich unsicher bin könnte sie mir jemand vorrechnen? Die Nr.2 also einfach vorrechnen wäre super dankeschön

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Diese "Aufgabe ohne Worte" kann ich wirklich nicht :-)

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Ich habe das Foto hinzugefügt, komisch :D , aber hier : Nr.2

Answer 1

a.)
m = 0.5 kg
t = 0.2 sec
v ( 0.2 ) = 8 m/s

v = a * t
8 = a * 0.2
a =  40 m/ s^2

F = m * a
F = 0.5 * 40
F = 20 N

b.)
F = 40 N
F = m * a
40 = 0.5 * a
a = 80 m/s^2

Jetzt gibt es 2 Möglichkeiten
1.) Die Beschleunigungszeit bleibt gleich
v = a * t
v = 80 * 0.2
v = 16 m/s

oder
2.) Der Weg für die Beschleunigung bleibt derselbe
aus a.)
s = 1/2 * a * t^2
s = 1/2 * 40 * 0.2 ^2
s = 0.8 m

0.8 = 1/2 * 80 * t ^2
t = 0.1414 sec

v = a * t
v = 80 * 0.1414
v = 11.31 m / s

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2.)
Die Einheiten müssen zunächst ins gleiche System gebracht werden.

m = 600 t = 600000 kg
s =2,45 km = 2450 m
v = 120 km/h = 120000 m / 3600 sec = 33.3333 m/s

F = ?

Bei einer gleichförmig bescheunigten Bewegung ( v wächst linear ) ist

v ( mittel ) = ( v ( anfang ) + v ( ende ) ) / 2 = ( 0 + 33.3333 ) / 2
v ( mittel ) = 16.6666 m/s

s = v ( mittel ) * t
2450 m = 16.6666 m/s * t
t = 147 sec

v ( ende ) = a * t
33.3333 = a * 147 sec
a = 0.22676 m / s^2

F = m * a
F = 600000 * 0.22676
F = 136054 N
F = 136.054 kN

Dein Fehler liegt in der Anwendung der Formel
s = v * t
Diese gilt für eine gleichförmige Bewegung ( v = const )

Für eine gleichförimg beschleunigte Bewegung gelten die obigen Annahmen.

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Vielen Dank und dh  wir haben eine gleichmäßig beschleunigte
Bewegung oder? Und warum?

Dies steht in der Aufgabenstellung nicht ausdrückliich.

Die Kraft der Lok wird aber als konstant angenommen und danach gefragt.

Außerdem steht die Frage im Umfeld von anderen Fragen bei denen
F = const angegeben oder angenommen wird.

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Hier einmal die Skizzen für eine gleichförmig beschleunigte Bewegung.

Answer 2

1a)

v = a·t --> a = v/t = (8 m/s)/(0.2 s) = 40 m/s^2

F = m·a = (0.5 kg)·(40 m/s^2) = 20 N

1b)

F ∼ a und v ∼ a --> Die Geschwindigkeit verdoppelt sich auf 16 m/s

2)

s = v^2/(2·a) --> a = v^2/(2·s) = (120/3.6 m/s)^2/(2·(2450 m)) = 0.2268 m/s^2

F = m·a = (600000 kg)·(0.2268 m/s^2) = 136.08 kN

3a)

a = 12·(9.81 m/s^2) = 117.72 m/s^2

F = m·a = (0.43 kg)·(117.72 m/s^2) = 50.62 N

3b)

v = a·t = (117.72 m/s^2)·(0.25 s) = 29.43 m/s = 105.9 km/h

Comments

Die Geschwindigkeit verdoppelt sich auf 80 m/s² 

falls er durch das Training doppelt so lange Beine bekommen hat.

(So eine Geschwindigkeits-Einheit sieht man auch nicht alle Tage)

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Oh danke ! :) aber wäre es nicht bei der 1b)  v=16m/s?

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Danke für den Hinweis hj2111. Ich hatte es auch schon selber bemerkt hab dann aber noch schnell die anderen Aufgaben gemacht :)

@Nikiiiii

ja 16 m/s sind richtig. Ich hatte zwar richtig geschrieben das die Geschwindigkeit verdoppelt wird, hab dann aber die doppelte Beschleunigung aufgeschrieben. Die ist zwar auch richtig, war aber nicht gefragt.

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Ist schon komisch wie weit Euer Lehrer die Newtonsche Gesetze fasst.

Ich hätte hier eher andere Aufgaben erwartet.

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Dankeschön!! Ja das stimmt; er erwartet ganz komische Aufgaben :D

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16 m/s sind wohl eher nicht richtig.

Der Spieler verrichtet längs einer Strecke s Beschleunigungsarbeit W = F·s am Ball, die anschließend in Form von kinetischer Energie E = 0,5·m·v² vorliegt. Aus den gegebenen Daten ergibt sich zunächst s = 0,8 m.

Wenn sich F und v verdoppeln sollten, müsste sich die Beschleunigungsarbeit dann auf einer Strecke von 1,6 m abspielen, was unrealistisch ist. Es ist vielmehr anzunehmen, dass die Kraftübertragung über einen längeren Zeitraum vonstatten geht und dadurch die Geschwindigkeit nicht verdoppelt wird.

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Hm. Da ist etwas wahres dran. Dann würde mich mal interessieren, wie die Aufgabe in der Schule besprochen wird.

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135kN sind doch 135000N oder?

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& die Nr.2 ist nicht so richtig? So würde ich sie nämlich berechnen; 

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135kN sind doch 135000N oder? das ist richtig

Du solltest zunächst mal un si-Einheiten rechnen. 

Weiterhin solltest du in der Physik immer die Einheiten in die Berechnungen mit dazuschreiben und auch einen Einheitencheck vom Ergebnis durchführen

Schnell merkst du das a = (120 km/h)/(0.02 h) nicht eine Einheit von m/s^2 geben kann.

Und s = v * t ist die Formel für die gleichförmige Bewegung. Da wir keine gleichförmige Bewegung haben dürfen wir die Formel also auch nicht nehmen.

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Vielen Dank und dh  wir haben eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung oder? Und warum?

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"gleichmäßig beschleunigte Bewegung" ist richtig.

Der Zug fährt an und beschleunigt von 0 auf 120 km/h. Wir nehmen hierfür mal gleichmäßig an obwohl das real sicher davon abweicht.

Answer 3

Hallo Niki,

1b)

F = m • a = m • Δv/Δt

F₁ • Δt = m • Δv₁  →  F₁ = m •Δv₁ / Δt  = 0,5 kg * 8 m/s / 0,2s = 20 N

Δv₂ = F₂ • Δt / m  = 40N • 0,2s / 0,5 kg = 16 m/s

[ man hätte natürlich auch 

Δv₂ = 2 • F₁ • Δt / m = 2 • m •Δv₁ / Δt  • Δt / m = 2 • Δv₁ schreiben können ]

Gruß Wolfgang