Physik Aufgabe Kreisbewegungen Karussell?

Beste Antwort

Was soll denn r0 und l sein?
r0 könnte der Radius sein (aber warum die 0?), aber was ist l?
Wie passt γ ins Bild? Ist das der überstrichene Winkel nach einer gewissen Zeit? (Also 55/360 des Umfangs?)

Es fehlen auch noch Angaben.
Für Bahngeschwindigkeit, Umlaufdauer und Drehfrequenz brauchst du eine Zeitangabe, davon sehe ich nichts.

Hast du die ganze Angabe abgeschrieben?
Und wie kommst du auf deine Lösung? Schreibe doch bitte deinen Ansatz mit dazu.

"Der Vorhang fällt und alle Fragen offen." MRR


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Danke für die angedeutete Zeichnung, ich habe jetzt verstanden, was gemeint ist und das mal durchgerechnet.

Allerdings frage ich mich, ob du das auch hast oder deine wurzel(tan55*6*10) sonstwo her hast, denn den Ansatz hast du immer noch nicht dazugeschrieben (mir ist schon klar, dass sqr Wurzel heißt). Es wäre deshalb schön gewesen, weil ich dann dort hätte ansetzen können, wo du den Fehler gemacht hast und nicht bei Adam und Eva anfangen muss...

Aber ich will mal nicht so sein.

Das Kettenkarussell sieht vereinfacht so aus: Π
Der rechte Strich ist die Mitte, um die sich das Karussell dreht; der Querstrich ist unser r0, der Balken, an dem die Ketten festgemacht sind; und der linke Strich schließlich ist unser l, die Kette.
Sobald sich das Karussell dreht, wird der Sitz durch die Fliehkraft nach außen gedrückt und die Kette ist nun schräg. In dem "Schaubild" würde der linke Strich also nicht mehr senkrecht sein, sondern nach eben schräg. Der Öffnungswinkel zwischen der schrägen Kette und der senkrechten Kette bei stehendem Karussell ist unser γ. Diese Information hast du leider unterschlagen.
Da der Öffnungswinkel von der Winkelgeschwindigkeit abhängt, wie wir gleich sehen werden, steckt hier die Info über die Geschwindigkeit.

Jetzt kommt die Physik:
Es wirken zwei Kräfte, die Zentrifugalkraft (F_z) und die Gewichtskraft (F_g). Bei konstanter Winkelgeschwindigkeit entsteht ein Gleichgewicht.
F_z wirkt waagrecht vom Aufhängungspunkt weg, F_g wirkt senkrecht vom Aufhängungspunkt. Die resultierende Kraft wirkt schräg. Das sieht in etwa so aus: Δ - die rechte Linie muss dabei natürlich senkrecht sein.
Wenn du die Skizze selber machst, siehst du, dass F_z und F_g die beiden Katheten in diesem Kräftedreieck sind, mit tanγ = F_z / F_g.

Jetzt schnell die Formeln:
F_z = m ω² r
mit Masse m, Winkelgeschwindigkeit ω und Abstand vom Kreismittelpunkt r

F_g = m g
mit Erdbeschleunigung g

Rechnung:
tanγ = F_z / F_g = m ω² r / m g = ω² r / g
ω = √ (g * tanγ / r)

Die Bahngeschwindigkeit v berechnet sich wiefolgt:
v = ω r = r √ (g * tanγ / r) = √ (r * g * tanγ)

Wenn du die Aufgabe selber gerechnet hast, dann hast du das wohl ähnlich gemacht, denn das ist der Ansatz, nach dem ich gefragt habe.
Du rechnest offensichtlich mit g = 10 m/s²; ich nehme normal 9,81 m/s², werde aber für dich mit 10 m/s² weiterrechnen. :-)

Das Problem ist das r. Denn wenn du dir die Skizze mit dem Kräftedreieck anschaust, dann siehst du, dass der Sitz nun weiter von der Kreismitte entfernt ist. r ist also nicht gleich r0! Das ist dein Fehler.
Die zusätzliche Entfernung s berechnet sich wiefolgt, wie aus der Skizze deutlich wird:
s = l * sinγ

Es gilt:
r = r0 + s = r0 + l sinγ

Daraus folgt:
v = √ ((r0 + l sinγ) * g * tanγ)

Werte einsetzen, ausrechnen:
v = √ ((6,0 m + 5,0 m * sin 55°) * 10 m/s² * tan 55°) = 12,008 m/s [gerundet]

Ein letzter Hinweis: Rechne immer mit Einheiten! "v=12" ist Вullshit. Abgesehen davon sind Einheiten eine sehr gute Möglichkeit fehlerhafte Ansätze sehr schnell zu erkennen. Stimmt etwas an den Einheiten nicht, kann am Ansatz oder Rechnung etwas nicht stimmen....Mehr anzeigen