Energieerhaltungssatz: Kugel rollt hinab,gerade aus und dann wie hoch?

Hallo erstmal :)
Das ist mein erster Beitrag, also seit bitte gnädig mit mir. :)

Ich habe im Moment einige Probleme bei folgender Aufgabe:
Eine Kugel rollt (Reibzahl 0,05) eine schiefe Ebene hinab und dann auf der Horizontalen weiter. Danach rollt sie die nächste schiefe Ebene wieder hinauf. Welche Höhe erreicht die Kugel maximal? m = 3kg; v0=0m/s; h1(Starthöhe)=8m; α1=α2=40°;
Länge(der Horizontalen)=20m

Die Lösung ist vermutlich nur mit dem Energieerhaltungssatz zu Lösen. Mein Grundgedanke war nun, dass ich erstmal berechne welche Geschwindigkeit die Kugel hat, wenn sie auf die Horizontale trifft (Schritt 1), danach die Geschwindigkeit am Ende der Horizontalen(Schritt 2) und zuletzt wie weit hoch sie danach noch kommt (Schritt 3).

Bei Schritt 1 war meine Überlegung: Ee=Ea+Erot-Wr => Ekin=Epot+Erot-Wr
Meine Frage: Kann man das so rechnen wie oben beschrieben? Und: Bei Wr(Reibarbeit) bin ich mir sehr unsicher mit dem Vorzeichen. Ich weiß, dass wenn die Kugel aufwärts rollt die Reibarbeit als abgegebene Arbeit abgezogen werden muss, da sie jetzt aber im ersten Schritt abwärts rollt verunsichert mich dass ein wenig. Meine Formel wäre für Schritt 1:
1/2 *m*v²=m*g*h+1/2Jω²-µ*Fn*s

Muss ich das Massenträgheitsmoment in Erot auch in der Geraden und dem "Bergaufstück" miteinbeziehen? Zuvor habe ich eine Aufgabe berechnet, da spielte das Massenträgheitsmoment keine Rolle, aber da hatte ich eine Anfangsgeschwindigkeit in der Horizontalen.

Würde mich sehr über Verbesserungen und Vorschläge freuen :)
MfG Martin
 
Hallo Martin,

eigentlich beschränkt sich die ganze Aufgabe darauf, die Reibarbeit während der gesamten Strecke zu berechnen. Denn die Reibarbeit ist der einzige Grund dafür, dass die Kugel am Gegenhang nicht wieder die Ausgangshöhe erreicht.

Bei der Reibarbeit musst Du brücksichtigen, dass sie ja von der Normalkraft abhängt. Und die ist am Hang eine andere, als auf dem horizontalen Wegstück.
Die Reibkraft wirkt auf der gesamten Strecke entgegen der Bewegungsrichtung.

Hilft Dir das schon weiter?

Gruß
 
Bei der Reibarbeit musst Du brücksichtigen, dass sie ja von der Normalkraft abhängt. Und die ist am Hang eine andere, als auf dem horizontalen Wegstück.
Die Reibkraft wirkt auf der gesamten Strecke entgegen der Bewegungsrichtung.

Hilft Dir das schon weiter?
Die poster machen m.E. alle den gleichen Fehler:

Sie machen sich einfach keine Arbeitsskizze und tragen das System (das hinter der Frage steckt) ein und die Daten die bekannt sind. Also haben sie auch keine Übersicht, mangels Logik auch keinen Plan und stochern "im Nebel" herum. Oft erkennt man einen Lösungsweg einfach durch Systematik und der erste Weg zur Erkenntnis stellt eine Skizze dar.

Aber das "predige" ich hier schon seit längerer Zeit vergeblich.
Es wird anscheinend nicht mehr gelehrt.

Auch die Antworten sind ohne Skizze nur "Beschreibungen" und da es an Verständnis mangelt, sind auch solche Antworten oft genau so blutleer wie die Fragen und gewissermaßen " für die Katz".
 
Hallo Martin,

eigentlich beschränkt sich die ganze Aufgabe darauf, die Reibarbeit während der gesamten Strecke zu berechnen. Denn die Reibarbeit ist der einzige Grund dafür, dass die Kugel am Gegenhang nicht wieder die Ausgangshöhe erreicht.

Bei der Reibarbeit musst Du brücksichtigen, dass sie ja von der Normalkraft abhängt. Und die ist am Hang eine andere, als auf dem horizontalen Wegstück.
Die Reibkraft wirkt auf der gesamten Strecke entgegen der Bewegungsrichtung.

Hilft Dir das schon weiter?

Gruß
Vielen Dank :)
Ja, dieser Ansatz hat mich wirklich Schlussendlich zu Lösung gebracht.
Mit Epot(e)=Epot(a)-Wr hab ich dann nach ein paar Schwierigkeiten das Ergebnis bekommen.
 
Hallo Manni,

Auch die Antworten sind ohne Skizze nur "Beschreibungen" und da es an Verständnis mangelt, sind auch solche Antworten oft genau so blutleer wie die Fragen und gewissermaßen " für die Katz".
da war mein Hinweis doch nicht so "blutleer" (siehe oben). Und schon gar nicht "für die Katz". ;)

Gruß, Bastian

PS: Ich persönlich finde oft einen gezielten Hinweis in Textform besser (nach dem Motto: Hilfe zur Selbsthilfe), als eine ausführliche Musterlösung ohne jede Erläuterung.
 
Hallo Manni,



da war mein Hinweis doch nicht so "blutleer" (siehe oben). Und schon gar nicht "für die Katz". ;)

Gruß, Bastian

PS: Ich persönlich finde oft einen gezielten Hinweis in Textform besser (nach dem Motto: Hilfe zur Selbsthilfe), als eine ausführliche Musterlösung ohne jede Erläuterung.
Hallo Bastian,
ich schrieb "oft" und nicht "immer"
Mein post ist eher allgemein zu verstehen, also Freundschaft;-)

Erläuterungen liegen formelmäßig und durch Einzelskizzen zur Genüge vor. Die Lösung war für eine andere, ähnliche frühere Aufgabe.
Es bleibt das Manko des Fehlens einer Arbeitsskizze als Grundlage für ein systematisches Herangehen an solche Aufgaben.


Gruß:
Manni
 
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