Wie löst man diese Aufgabe?
Moin,
ich würdet mir sehr helfen, wenn ihr mir bei dieser Physikaufgabe helfen könntet.
Ein Radfahrer fährt auf regennasser Straße. Dabei entfernen sich Tropfen von seinem Hinterreifen. Einige Tropfen lösen sich im höchsten Punkt der Kreisbewegung. Beschreiben Sie deren weitere Bewegung in den Bezugssystemen Fahrrad und Straße.
a Einige Tropfen lösen sich im höchsten Punkt der Kreisbewegung. Beschreiben Sie deren weitere Bewegung in den Bezugssystemen Fahrrad und Straße.
b Andere Tropfen lösen sich in Höhe der Nabe, wenn sie sich senkrecht nach oben bewegen. Beschreiben Sie ihre weitere Bewegung in beiden Bezugssystemen
Vielen Dank für eure Mühe!
1 Antwort
Tropfengeschwindigkeit=Systemgeschwindigkeit+Umfangsgeschwindigkeit
Systemgeschwindigkeit=Geschwindigkeit des Fahrrads → vs
Umfangsgeschwindigkeit=r*w → vu=r*w
v=vs+vu
r=Radius des Rades in m (Meter)
w=2*pi/T ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades in rad/s (Radiant pro Sekunde)
Betrachtet wird ein Momentanpunkt
Der Berührungspunkt Rad-Straße ist dann der Momentanpol,um den sich alles dreht.
1) eine Zeichnung machen mit dem Rad und einen x-y-Koordinatensystem
2) der Ursprung des Koordinatensystem ist der Berührungspunkt Rad-Straße
3) die Geschwindigkeiten vs (Geschwindigkeit Mittelpunkt des Rades) und vu (Umfangsgeschwindigkeit des Rades)
vs und vu sind Geschwindigkeitsvektoren
1) Der Tropfen löst sich an der obersten Stelle des Rades.
vs hat seinen Anfang in der Radmitte und liegt waagerecht zur x-Achse und ist immer gleich.
vu liegt in diesen Zustand ganz oben und hat dort seinen Anfang und liegt nur in diesen Zustand waagerecht zur x-Achse (Straßenoberfläche)
Gesamtgeschwindigkeit ist nun die Addition der beiden Geschwindigkeitsvektoren,vs und vu,,die parallel liegen.
2) der Tropfen löst sich in der Höhe der Radmitte links von der Mitte
aus der Zeichnung ergibt sich nun,dass die beiden Geschwindigkeitsvektoren senkrecht aufeinander stehen → bilden ein rechtwinkliges Dreieck
die Vektoraddition v=vs+vu (über den kleinen Buchstaben befindet sich ein kleiner Pfeil → ist das Zeichen,dass es sich um einen Vektor handelt) ergibt dann
Satz des Pythagoras c²=a²+b²
hier v²=vs²+vu²
Betrag |v|=Wurzel(vs²+vu²)
Hinweis:Der Winkel zwischen vs und vu ist abhängig,an welcher Stelle sich der Tropfen löst und auch die Richtung von vu ist davon abhängig.
Nur vs (Geschwindigkeit der Radmitte) änder sich nicht.
1) das Rad zeichnen
Systemgeschwindigkeit vs liegt immer waagerecht zur x-Achse → parallel zur Sraßenoberfläche zeigt nach rechts
Umfangsgeschwindigkeit vu links neben der Radmitte zeigt senkrecht nach oben
vu liegt immer tangential am Radumfang
Eine Frage hätte ich noch: Wo genau stehen die beiden Vektoren bei 2, wo sind sie hin ausgerichtet?