Bremskraft Achterbahnwagen?
Hallo,
ich habe folgende Aufgabe:
Auf einer Achterbahn bewegt sich ein Wagen (m=700kg) mit v=3m/s durch den Punkt A und rollt dann antriebslos über Punkt B nach C. Der Weg von A nach B beträgt 30m, der von B nach C 20m.
I.) Wie groß ist v in den Punkten B und C (Reibung ist zu vernachlässigen)?
II.) Wie hoch müsste die Bremskraft sein, wenn der Wagen bei C zum stehen kommen soll?
Also die Geschwindigkeiten bei B und C habe ich schon berechnet. Aber wie genau berechne ich jetzt beim zweiten Teil die Bremskraft? Man kann ja die Kraft als m*a ansehen und dann für a 2s/t^2 einsetzen. Nur welche Werte setze ich dann für s und t ein?
Danke im Voraus;)
Liegen die Punkte A, B und C auf gleicher Höhe?
Oh gut, dass du das fragst, habe ich gar nicht mit angegeben. Nein A liegt bei 15 m, zu B ist nichts angegeben, daher wahrscheinlich 0 m und C liegt bei 6 m.
1 Antwort
Wenn die Reibung vernachlässigt werden soll und der Wagen bei der i) nicht bremst, so lese ich das zumindest, dann ist die Geschwindigkeit in den Punkten B und C immer noch 3 m/s.
Bei der ii) hast du eine Bremsstrecke von s = AB + BC = 30m + 20m = 50m. Auf dieser Strecke wird die komplette Geschwindigkeit rausgenommen, das heißt, die Änderung der Geschwindigkeit von 3 auf 0 m/s beträgt 3 m/s (Δv = 3). Für die Beschleunigung (in dem Fall die Abbremsung) a gilt:
Δv haben wir ja schon, fehlt nur noch Δt, also die Zeit t, nach der der Wagen steht. Dazu nehmen wir die Formel, die du wahrscheinlich schon kennst:
Die formen wir nun nach t um und setzen sie oben ein. Nach umformen erhalten wir:
Und mit F = ma folgt dann:
Das ist das erste Newton'sche Axiom, oder auch Trägheitsprinzip genannt. Ein Körper verharrt in seinem Zustand (in dem Fall Geschwindigkeit) solange, bis eine Kraft diesen Zustand ändert und ihn beschleunigt oder abbremst. Da auf den Wagen ja keine Kraft wirkt, zumindest wird in der Aufgabenstellung keine erwähnt, bleibt die Geschwindigkeit so wie ist.
Das kannst du mit einem Apfel vergleichen, den du durch den Weltraum fliegen lässt. Der wird immer weiter fliegen, ohne aufzuhören, außer du stoppst ihn.
Der Grund, warum wir sowas praktisch gar nicht beobachten können, ist, dass überall irgendeine Art von Reibung oder Luftwiderstand dabei ist. Lässt man sowas aber weg, verhalten sich Objekte wie der Apfel.
Ich weiß jetzt, was dich verwirrt hat. Ich habe die Höhen der einzelnen Punkte nicht angegeben. A ist 15 m hoch, B 0 m und C 6m.
Danke aber wieso denkst du, die Geschwindigkeit müsste gleich bleiben?