Für Physik zu doof. Wer kann mir helfen?
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Welche Kraft wirkt beim Bremsen eines PKW von 50 g auf einen 1,4 kg schweren Laptop, der auf der hinteren Ablage liegt? In welchem Verhältnis steht diese Kraft zu ihrem eigenen Gewicht?
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Bei einem PKW (m = 1,5 t) beträgt die Haftreibungskraft zwischen Reifen und Straße 4.500 N. Mit welcher Maximalgeschwindigkeit kann er eine Kurve (r = 40 m) durchfahren?
Kann mir jemand die Aufgaben so lösen und erklären, dass ich es verstehe?^^ Bin irgendwie zu blöd für Physik.
5 Antworten
siehe Physik-Formelbuch
F=m*a hier ist m=1,5kg Masse des Laptop
a=Bremsbeschleunigung des Autos
Beispiel: Hat das Auto eine Bremsverzögerung von a=-2m/s^2 ergibt sich
F=1,5kg*-2m/s^2=-3N
Das Minuszeichen gibt die Wirkrichtung der Kraft an .Diese wirkt entgegen der Bewegungsrichtung ,deshalb das Minuszeichen.
2. aus dem Physik-Formelbuch
Fz=m*V^2/r
Gleichgewichtsbedingung F=Fz
F=Fz=m*V^2/r umgestellt V^2=F*r/m ergibt
V=Wurzel(F*r/m)=Wurzel(4500 N*40m/1500kg)=10,95m/s
Das Fahrzeug darf mit maximal V=10,95m/s=39,42km/h die Kurve durchfahren.
Einheitenkontrolle: Wurzel(kg*m/s^2)*m/kg))=Wurzel(m^2/s^2)=m/s
Nach der Einheitenkontrolle stimmt die Formel ,weil als Einheit m/s (Meter pro Sekunde) herauskommen muß.
Einheit der Kraft N=kg*m/s^2
Die Einheit kg*m(s^2 hat man zu Ehren des Herrn Newton zu der Einheit N (Newton) zusammengefaßt.
Das kommt aus der Formel F=m*a
m = Masse in Kg
a=Beschleunigung in m/s^2
ergibt die Einheit der Kraft F ,kg*m/s^2=N (Newton)
1)
Auf jede Masse wirkt zunächstmal die Erdbeschleunigung, die mit g angegeben wird und dementsprechend die Gewichstkarft erzeugt. 1 g = 9,81 m/s^2 oder gerundet 10 m/s^2.
Die auftretenden Kräfte gibt man in einigen Fällen in einem vielfachen von g an, um die Angabe der Masse und der daraus resultierenden Kraft zu vermeiden. So treten z.B. beim Kurvenflug von Jets Kräfte von 10 g auf. Ein Pilot, der eine Masse von 50 kg hat, hat auf der Erde eine Gewichtskraft von 1g * 50 kg = 10 m/s^2 * 50 kg = 500 N.
Bei 10 g wirkt auf ihn beim extremen Kurvenflug die 10-fache Erdbeschleunigung, es wirken also Kräfte von 5000 N in der Kurve auf ihn. Umgerechnet in kg würde das wirken, als würde er 500 kg Masse haben.
Hätte er eine Masse von 100kg, wären die Zahlen alle entsprechend doppelt.
Bei dem Laptop ist die zweite Frage einfach zu beantworten: die beschleunigende Kraft steht zur Gewichtskraft im Verhältnis 50:1
Die Kraft ausgerechnet wäre gemäß F = m * a:
F = 1,4 kg * 50 * 9,81 m/s^2 = 686,7 kN
2)
Für die Zentripetalkraft gilt:
FZ = m · v2 /r
nach v aufgelöst:v^2 = Fz * r / m
v = √Fz * r / m
eingesetzt:
v = √4500 N * 40 m / 1500 kg = √120 kg * m * m / (kg * s^2) = √120 m^2/s2 = 10,95 m/s = 39,4 km/h
Wenn der Laptop "auf einer Ablage liegt", kann man die Frage schon mal nicht beantworten. Dazu müsste man wissen, welche Reibung zwischen Laptop und Ablage besteht. Wenn das Fahrzeug mit 50g beschleunigt, wird das Laptop wegen seiner Trägheit der Beschleunigung nicht folgen. Lediglich die aus der Reibung resultierende Kraft verursacht eine kleinere Beschleunigung.
zu blöd für Physik.
Ja - dann wird dies auch nix.
Mit dieser Einstellung kommst du dann dahin, weil du dir von vornherein das Verständnis absprichst.
Dann helfen auch die guten Antworten (z.Bsp. von Franz) auf Dauer nichts, du bist bei jeder neuen Aufgabe "zu blöd" und mußt fragen.
Du bist "begeistert" von der Antwort !! - versuche sie zu verstehen, sonst ist eigentlich alle Mühe derer umsonst, welche dir hier helfen wollen.
Dir fehlt einfach die rechte Einstellung.
Ich kann die Antwort aber nachvollziehen, da es auch mein erster Gedanke war.
1.
Kraft ist Masse mal Beschleunigung. (Das lohnt sich zu merken.)
Für den Laptop folgt daraus: Die Kraft, die beim Bremsen auf ihn wirkt, ist 1,4 kg mal 50 g.
Mit g ist die Erdbeschleunigung gemeint, Du mußt für g also einsetzen: 9,81 m/s^2.
Es kommt heraus: 1,4 mal 50 mal 9,81, und jetzt die Einheit: kg m / s^2.
Statt kg m/s^2 kann man dann auch schreiben: N, d.h. Newton.
Ah super, dann war mein erster Geburtstag schon gar nicht so verkehrt. Ist das dann Aufprallkraft? Gibt es für die zweite Aufgabe auch so eine tolle Lösung? :)
Die Aufprallkraft funktioniert im Prinzip genauso. Man muß dafür aber zuerst die Beschleunigung wissen. Die berechnet man aus dem Bremsweg, der bei einem Aufprall allerdings ziemlich kurz ist, beim Auto ist es die Länge der Knautschzone.
Nachtrag zur Lösung: Mit dem Verhältnis der Kraft auf den Laptop "zu ihrem eigenen Gewicht" ist wohl gemeint "zu seinem eigenen Gewicht". Dieses Verhältnis ist 50:1, wegen der 50 g. Im Schwerkraftfeld an der Erdoberfläche gilt für jeden Körper: Gewicht ist g mal Masse.
2.
Hier kannst Du das gleiche Prinzip anwenden wie bei 1.:
Die gesuchte Kraft, die in der Kurve auf den PKW wirkt (Zentripetalkraft), ist seine Masse mal der Beschleunigung, die bei der Kurvenfahrt entsteht (Zentripetalbeschleunigung).
Die Beschleunigung auf einer Kurve ist: az = v^2 / r.
(Siehe: Kreisförmige Bewegung. Das kannst Du auch für die Aufgaben mit der Umlaufbahn des Satelliten brauchen.)
Die Zentripetalkraft, die auf den PKW wirkt, ist nun wie gesagt Masse mal Beschleunigung, also m mal az.
Nun müssen die Reifen aber auch diese Kraft von der Straße auf den PKW übertragen können, sonst rutscht er aus der Kurve. az darf also nicht größer sein als die (maximale) Haftreibungskraft (ich nenne sie FH), die die Reifen halten können.
Es muß also gelten:
m mal v^2 / r <= FH
Wir wollen v wissen und formen um:
v^2 <= FH r / m
v^2 <= 4500 N mal 40 m / 1500 kg
Das gibt, wenn ich mich nicht vertan habe:
v^2 <= 120 (m/s)^2
Daraus muß man noch die Wurzel ziehen und bekommt das maximal zulässige v.
So, und noch was: Gewöhn Dir ab, schlecht über Dich selbst zu reden. Niemand ist doof oder blöd, weil er oder sie mit Physik langsamer klar kommt als andere Leute. Du brauchst Dich grundsätzlich nicht dafür zu schämen oder zu entschuldigen, daß Du etwas nicht verstanden hast und um Hilfe bittest. Die Schule bietet Gelegenheit, dies und das zu lernen, und wenn man neugierig darauf ist, lohnt es sich auch, etwas davon fürs Leben mitzunehmen. Sich dann aber, wenn es mit einem Fach nicht optimal klappt, lebenslang selber für "schlecht" zu erklären, das ist eine ganz üble Schülertradition und dafür sollte sich jeder freie Mensch zu schade sein!
Ist sicher richtig. Aber es bringt andere dazu, die Arbeit zu machen.
Mich jedenfalls nicht. Ich meine, die anderen sind doch auch alt genug, sich wie freie Menschen zu benehmen. Falls einer immer dann hilfsbereit wird, wenn der Hilfesuchende sich ihm mit Demutsgesten nähert, dann hat er selber einen Knacks und nutzt die Gelegenheit, um kurz mal in die Rolle des Königs schlupfen zu können. :)
Am Ende von Punkt 1 sehe ich keine Kilonewton. Kann mich natürlich irren ...