Aufgaben zur Energieerhaltung?

Hallo,

komme gerade bei einigen Physik Aufgaben nicht weiter...

Unser Physiklehrer hat uns Aufgaben gegeben, für die wir teilweise noch keine Formeln und damit vor allem keinen Lösungsweg kennen... :/

Das sind die Aufgaben...

Bei Nachfragen gerne stellen, ich antworte so schnell es geht.

Jede Idee, jeder Lösungsweg würde helfen.

danke :)

Answer 1

[fjf100]

Energieerhaltungssatz:Energie wird nicht erzeugt,sondern ist vorhanden und Energie geht nicht verloren.

wir sehen hier ein rechtwinkliges Dreieck → siehe Mathe-Formelbuch,Geometrie,rechtwinkliges Dreieck

sin(a)=Gk/Hy=(75m-10m)/S → Strecke AB S=65 m/sin(55°)=79,35 m

aus dem Physik-Formelbuch: F=m*a → a=F/m=2400 N/300 kg=8 m/s²

1) a(t)=konstant 2 mal integriert

2) V(t)=a*t+Vo hier Vo=Anfangsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t=0

3) S(t)=1/2*t²+Vo*t+So hier So=schon zurückgelegter Weg zum Zeitpunkt t=0

bei dir Vo=0 und So=0

bleibt

1) a=8 m/s²=konstant

2) V(t)=a*t

3) S(t)=1/2*a*t²

aus 3)

t²=S*2/a

Betrag t=Wurzel(S*2/a)=Wurzel(79,35 m*2/8 m/s²)=4,45 s (Sekunden) von A nach B

e) aus dem Physik-Formelbuch,was man privat in jedem Buchladen bekommt

W=F*s und potentielle Energie Epot=m*g*h

hier Reibarbeit

1) Wr=Fr*s

2) Energiedifferenz=EpotA-EpotC

Wr=EpotA-EpotC

Fr*s=m*g*hA-m*g*hC=m*g*(hA-h(c)

Fr=m*g/s*(hA-hC)=300 kg*9,81 m/s²/375 m*(75 m-55m)=156,96 N (Newton)

2) potenzielle Energie=kinetische Energie

m*g*h=1/2*m*v²

g*h=v²/2

v²=g*h*2

Betrag v=Wurzel(g*h*2)=Wurzel(10 m/s²*0,8 m*2)=4 m/s

b) hier soll wohl die Auftreffgeschwindigkeit ermittelt werden

Epot=Ekin in y-Richtung

Hier liegen 2 unabhängige Bewegungen vor,die sich überlagern

Beide Bewegungen können unabhängig voneinander behandelt werden

1) Bewegung in x-Richtung

1.1 V(x)=4 m/s=konstant

1.2 S(x)=Vx*t=4 m/s*t

2) Bewegung in y-Richtung,freier Fall

2.1 Vy(t)=g*t

2,2 Sy(t)=1/2*g*t²

mit dem Energieerhaltungssatz vereinfacht sich das zu

Epot=Ekin

m*g*h=1/2*m*v²

g*h=v²/2

Betrag v=Wurzel(g*h*2)=Wurzel(10 m/s²*1,25 m*2)=5 m/s Geschwindigkeit in y-Richtung

Satz des Pythagoras c²=a²+b² weil die beiden Geschwindigkeiten Vx und Vy ein rechtwinkliges Dreieck bilden

Betrag v=Wurzel(vx²+vy²)=Wurzel((4 m/s)²+(5 m/s)²)=6,403 m/s

Hier Infos,vergrößern und/oder herunterladen

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – hab Maschinenbau an einer Fachhochschule studiert

Answer 2

[Mathetrainer]

zu 1d) Die Kraft von 2400 N (Hangabtriebskraft) ist ja

$F=a\cdot m$ Die Masse m ist bekannt, also kannst du die Beschleunigung a ausrechnen.

Mit der Angabe der 55 ° zwischen A und B und dem Höhenunterschied zwischen A und B mit 75 m - 10 m = 65 m kannst du über den cos(55 °) die Länge s der Bahnstrecke zwischen A und B berechnen.

Die Fahrt ist ja eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit

$s=\frac{1}{2}\cdot a\cdot t^2$ Strecke s und Beschleunigung a einsetzen und t ausrechnen.

Answer 3

[Mathetrainer]

Zu 1e)

Nachdem du in 1d) ja die Beschleunigung und die Zeit erhalten hast, kannst du mit

$v=a\cdot t$ die Geschwindigkeit im Punkt B berechnen. Der Wagen hat in B somit die kinetische Energie

$E=\frac{1}{2}m\cdot v^2$ Die kinetische Energie wird umgesetzt in eine Lageenergie (potentielle Energie) bei 55 m - 10 m bis zum Punkt C und in Reibungsenergie, denn der Wagen soll in C ja wieder die Geschwindigkeit 0 besitzen. Somit gilt:

$E_B=E_{Reibung}+E_{pot}$ bzw.

$E_{Reibung}=E_B-E_{pot}$ $E_{Reibung}=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^{2\ }-m\cdot g\cdot h$ Nun hast du die Reibungsenergie. Energie = Arbeit = Reibungskraft mal Weg, also

$E_{Reibung}=F_R\cdot375$ Jetzt kannst du F_R ausrechnen.