Grundlagen Physik Kraft bei Sturz
Hallo ihr Lieben,
ich dachte die Aufgabe wäre einfach, deswegen hab ich mich jetzt mit Tafelwerk, Abi-Wissen-Physik und dem Netz ein wenig rumgeprügelt und siehe da, ich fühl mich unwohl...
Meine Frage: Welche Kraft in kN wirkt auf ein Seil ein, wenn eine Person von 50kg aus 2m in ein Seil ohne Seildehnung springt.
Meine Überlegungen:
geg.: s= 2m m= 50kg
Berechnung Geschwindigkeit: v = wurzel(2gs) laut Tafelwerk (freier Fall) g = Normfalbeschleunigung = 9,81m/s^2 für die Überschlagsrechnung sag ich: g= 10m/s^2 also: v = wurzel(210*2) = 6,3m/s
Berechnung Kraftstoß: F = mv / t F = 506,3 / 1 = 315 N -> hier besteht das Problem, dass ich nicht weiß, in welcher Zeit die Kraft übertragen wird. Daher hab ich 1sek genommen. Wenn ich für t=0,2sek nehme, dann komm ich auf 1575 N.
Sind das realistische Werte? Was sind sinnvolle Zeitschätzwerte? Ist der Weg so machbar?
Danke im Voraus!
2 Antworten
Die Kraft die auf das Seil wirkt ist ja von der Verzögerungsstrecke abhängig. Dehnt sich das Seil überhaupt nicht (teoretisch) wäre Zeit des Kraftstoßes 0 und daraus dann die Kraft unendlich. Also müsste man über das Material des Seiles die Dehnung ermitteln, daraus dann die Verzögerung und daraus dann die Zeit des Kraftstoßes. Da man aber für die Dehnung die Kraft braucht, wird das wohl eine Berechnung mit 2 unbekannten.
Die Verzögerung ist a = v²/2s , wobei s der Bremsweg ist, also das Stück, um das sich
das Seil verlängert. Ein Seil, das sich nicht dehnt, gibt es nicht, aber je fester es ist, desto
kleiner ist s und desto größer a. Für s gegen Null geht a gegen unendlich = unmöglich.
Ok, nehmen wir an ich nutze ein Kletterseil mit einer Standarddehnung von 8%. Damit entstehen bei 2m Seil: 0,16m Dehnung.
D.h. Verzögerung a= v²/2s = 6,3²/0,32 = 124,03 m/s² Richtig? Wie berechne ich jetzt damit die Zeit des Kraftstoßes?