[thechigger]

hey leutz

ich hab ein problem mit dieser aufgabe

a) Ein Junge zieht einen Schlitten einen schneebedeckten Hang hinauf. Der
Hang hat die Länge s=100m, er bildet mit der Horizontalen den Winkel
(Alpha)=10°. Die Gesamtmasse von Junge und Schlitten beträgt
m=50kg. Die Reibungskraft zwischen Schlitten und Boden beträgt
Fr=10N.
Wie groß ist die aufgewendete Arbeit?

b) Nachdem der Junge oben angekommen ist, setzt er sich auf den
Schlitten und gleitet den Hang wieder hinunter. Da der Schlitten
belastet ist, beträgt die Reibungskraft jetzt Fr=80N.
Mit welcher Geschwindigkeit kommt der Junge am Fuß des Hanges an?
g=9,81m/s²


A hab ich berechnet doch bei b komm ich in stottern
könnt ihr mir helfen pls

[XXX-Freak]

Wiso wird bei dir die Reibungskraft in N angegeben ich kenne das nur mit einem Reibungskoeffizienten.

[souty]

Ob die Reibung als Koeffizient oder als Kraft angegeben wird macht keinerlei Unterschied.

Reibungskraft=Koeffizient*Normalkraft

ergo kannst du relativ leicht auf deinen Koeffizienten zurückschließen wenn du das möchtest

[souty]

Meine erste Überlegung: Energieerhaltungssatz.

Zustand 1: Oben auf dem Hügel

Potentielle Energie Epot

Epot = m*g*h
m=50kg gegeben
g=9,81m/s² gegeben
h=17,3648m folgt aus 100*sin(10) ist Vektorrechnung/Trigonometrie. Hier hilft zum Verständnis auch eine Zeichnung

m*g*h=8517,43J

Zustand 2: Am Fuße des Hügels

Kinetische Energie(Geschwindigkeit) und Thermische Energie (Reibung)

Ekin=1/2*m*v²
Etherm=Fr*s

s=100m gegeben
m=50kg gegeben
Fr=80N gegeben
v=??? gesucht
Da Energie nicht verloren geht, ist die Summe aus Ekin und Etherm = Epot aus Zustand 1.
D.h.

8517,43J=Ekin+Etherm
8517,43J=1/2m*v²+Fr*s
Da wir v haben wollen wird isoliert.
8517,43J-Fr*s=1/2*m*v²
(8517,43J-Fr*s)/(1/2*m)=v²
Eingesetzt bedeutet das
(8517,43J-80N*100m)/25kg=v²
(8517,43J-8000J)/25kg=v²
517,43J/25kg=v²
20,6972m²/s²=v²
Nun noch die Wurzel gezogen und voila
~4,55m/s=v

sind etwa 16 km/h. Plausibler Wert mMn

LG

[Lord_Wellington]

Aufgabe b):

Hangabtriebskraft Fh berechnen (über Kräftedreieck Hangabtriebskraft, Reibungskraft, Gewichtskraft)

Beschleunigung berechnen über Fh=m*a

Dann mit s=1/2*a*t² und v=a*t ein bisschen rumspielen und du hast das Ergebnis.

[souty]

P.S.

Wenn du dir unsicher bist, ob die Einheiten so stimmen, hier der Beweis:

Joule=Newton*Meter
Newton=Kilogramm*Meter/Sekunde²

Somit ergibt der Schritt, in dem am Ende Joule durch Kilogramm geteilt wird:

Kg*m*m/(Kg*s²)

nach Kürzen ergibt sich also m²/s² und daraus ziehst du im letzten Schritt ja noch einmal die Wurzel.

LG

[riegatoni]

@scouty
Und wo ist jetzt in deiner Aufgabe a die Reibung unter gebracht?

Am ende berechnest du mit dem Energieerhaltungsatz die Potentielle Energie, die der Junge in sich und den Schlitten gesteckt hat, jedoch hat er auch Wärmeenergie wegen der Reibung "aufgebracht".

Du musst nun bei a entweder zu dieser potentiellen Energie noch die Reibung dazu addieren:
Eges=Epot+Q
Q=Wreib=Freib*s=10N*100m

Besser allerdings, ist der Gesamtansatz:

W=F*s //F ist die resultierende Kraft, die aus den einzelnen Kräften gebildet werden kann

Bei Bergauf muss der Junge folgende Kräfte entgegenwirken (da er nicht beschleunigt, muss seine Kraft genau so groß wie diese beiden):
-Hangabtriebskraft von ihm und dem Schlitten
-Reibungskraft

Bei Wirken parallel zum Hang (also zu s) und nach unten, weswegen du sagen kannst:

F=Fhab+Freib=m*g*sin(alpha)+10N

Und dann ausrechnen:

W=F*s=(Fhab+Freib)*s=...


zur aufgabe b)

Hier hast du den Selben ansatz:

Ekin=W=F*s

Jetzt zeichnest du nen Kräfteplan, welche Kraft auf den Schlitten+Junge wirken...

-Da siehst du, dass eben die Hangabtriebskraft parrallel zum Hang nach unten wirkt, mit dem Betrag von Fhab=50kg*9,81m/s²*sin(10°)
-Die Reibungskraft auch parallel zum Hang aber entgegen der Bewegungsrichtung, also Hangaufwärts. Mit dem Betrag von 80N

Da die beiden Kräfte entgegen wirken, muss du für die Gesamtkraft subtrahieren:
Fges=Fhab-80N

Und somit hast du dann Ekin=(Fhab-80N)*100m

Und somit hast du die potentielle energie..

Dann über v=WURZEL(2Ekin/m)

[souty]

Meine Reibung steckt bei der Abfahrt in der thermischen Energie. Fr*s.

Eine Frage: Wieso m=80kg bei der Berechnung von Fhab?

Ich werde meine Rechnung deinen Vorschlägen gemäß überprüfen. Wie fats immer in der Physik führen schließlich mehrere Wege zum Ziel


LG

[riegatoni]

Ich meinte ja auch beim nach oben ziehen fehlt die Reibung. Du hast ja nur diie Potentielle energie berechnet, nicht aber die thermische...

Beim runter fahren müsste deins auch stimmen. Wie gesagt, ich habs oben angesprochen, entweder mit Energie erhaltung, oder mit Gesamtkraft*WEg (find ich Didaktisch besser, da später nur noch mit dem gerechnet werden kann)

Wieso 80kg? Weil ich zu doof bin zwei Zahlen (80N und 50kg) auseinander zu halten, und sie klassisch vertauscht habe. Habs aber grad behoben...