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Nexxtron

Alter Hase

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1

10.12.2009, 20:05

Physik und Looping

Hallo!
Ich hab grad eine aufgabe durchgerechnet und bin auf ein paar Probleme bzw: Unsicherheiten gestoßen.

Aufgabe :Ein Wagen mit der Masse 85kg durchfährt einen Looping mit dem Radius 7,5 m.
Wie schnell muss der Wagen in A sein (A=unterster Punkt des Loopings) damit er den Looping sicher durchläuft.(luftwiderstand und reibung werden nicht beachtet)

Meine Lösung:

Damit der Wagen den Looping sicher durchläuft muss in B(B=oberster Punkt des Loopings) Fz>=G

m*(v^2/r)=m*g
m kürzt sich raus (heißt dass das die Masse keine rolle spielt????
v=sqr(g*r)
sqr(7,5m*9,81m/s^2)=8,578m/s
also ist die minimale Geschwindigkeit in B damit der Wagen nicht runterfällt 8,578m/s?

Jetzt kann ich doch mit dem Energieerhaltungssatz die minimale geschwindigkeit in A ausrechen?

EkinA=EkinB+EpotB (Nullniveau ist der Punkt A)
1/2*85kg*vAmin^2=85*(9,81m/s^2*15m+1/2*8,578^2m/s)
hier kann man wieder die Masse rauskürzen also wieder bedeutungslos???
ich komm am Ende auf
sqr((9,81m/s^2*15m+1/2*8,578^2m/s)/0,5)=vAmin
vAmin=19,180m/s

Mir kommen 19,18 m/s irgendwie zu wenig vor. Immerhin ist der Looping 15m hoch. Außerdem hab ich so eine Aufgabe noch nie im Unterricht gerrechnet und weiß nicht ob mein Ansatz richtig war.

Kleine Frage: noch kommt der Wagen mit der gleichen Geschwindigkeit mit der er in den Looping hinein fährt wieder raus. (wieder ohne reibung und Luftwiderstand)?????

Das ist eine Frage von meinem Freund der mir die frage gestellt hat aber ich keine ahnung von dem zeugs habe
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Black-Panther

Alter Hase

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2

10.12.2009, 20:12

Hab mir jetzt nicht alle Werte genau angesehen, aber Ansatz passt. Masse sollte für dieses Problem unwichtig sein (es geht ja um beschleunigungen).

Zur kontrolle kannst ja rückwärts rechnen. Ekin im Punkt A ausrechnen, Epot zu B abziehen und auf Geschwindigkeit in B zurückrechnen, und schauen ob die Zentrifugalbeschleundigung ausreicht.
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3

10.12.2009, 20:18

Dass es so wenig erscheit, liegt vermutlich daran, dass es mehr sein müsste, da der wagen ja auch langsamer wird, wenn er in dem looping nach oben fährt ;)

mfg CBenni::O
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Nexxtron

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4

10.12.2009, 20:30

der wagen wird ja auch abgebremst die kinetische energie(bewegungsenergie) wird in potentielle energie (lageenergie) umgewandelt
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Nox

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5

10.12.2009, 22:21

Also so wie ich das sehe passt das. Und unlogisch erscheint es mir auch nicht, da man ja bei der Verdoppelung der Geschwindigkeit eine Vervierfachung in der Energie erhält. Das sich die Masse rauskürzt ist auch logisch, da man im Prinzip mit Beschleunigungen bzw. "Ladung/Massesunabhängigen" Potentialen arbeitet (arbeiten kann).
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