Kann mir wer in physik helfen?
Ich muss als Hausaufgabe die nummer 1a machen aber verstehe sie null es wäre nett wenn jmd sie erklären würde
4 Antworten
Die Höhenenergie, besser bekannt als potentielle Energie E_pot, berechnet sich aus der Masse m, der Fallbeschleunigung g und der Höhe h:
E_pot = m*g*h
Da die Bücher laut Aufgabenstellung alle die gleiche Masse haben, kann man m hier mit der Anzahl der Bücher je Regalfeld gleichsetzen. Auch die Fallbeschleunigung ist für alle Bücher gleich, sodass wir diese vernachlässigen können.
Wenn nun die Höhenenergie E_pot für zwei Regalfelder gleich ist, gilt m1*h1 = m2*h2 (weil E_pot1 = E_pot2 und sich die Fallbeschleunigung rauskürzt).
Nun gibt es zwei Möglichkeiten:
- in der untersten, unbesetzten Regalreihe wird bei h=0 angefangen zu zählen, da diese Reihe eine Höhe von (fast) Null über dem Boden hat.
- in der untersten Reihe wird bei h=1 angefangen zu zählen, weil das für Teilaufgabe b) in weniger krummen Zahlen (Brüchen) endet, weil Fach dann nämlich bei h=3 landet. Daher halte ich das für wahrscheinlicher.
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Dann berechnest du die m*h eines jeden Fachs, zB
-Fach 8: m=2 und h=3
-Fach 5: m=3 und h=5
Wenn das Produkt m*h bei zwei Regalfächern den gleichen Wert ergibt, haben auch beide Fächer die gleiche Höhenenergie.
Es geht um die Höhenenergie (man sagt auch: potentielle Energie), die man aufwenden muss, um einen Körper in hochzuheben.
Man rechnet so: Epot = m·g·h
m ist die Masse. h ist die Höhe, um die der Körper gehoben wird. g ist die Schwerebeschleunigung (man sagt auch Ortsfaktor). Mit m·g bekommt man die Gewichtskraft einer Masse m. Auf der Erde ist g ungefähr 9,81 m/s^2 (Meter pro Quadratsekunde). Oft rechnet man auch mit dem aufgerundeten Wert 10 m/s^2.
Nun zur Aufgabe.
Mit den "Regalfeldern" sind Regalfächer gemeint. Ein Regalfeld ist etwas anderes, das haben die Verfasser der Aufgabe verwechselt.
Die Regalfächer sind verschieden hoch über dem Fußboden. Darum ist die Höhenenergie der Bücher verschieden.
Das Regalbrett von Fach 9 ist 2 mal so hoch wie das Regalbrett von Fach 7.
Das soll man wohl so verstehen, dass auch das Buch im Fach 9 zwei mal so hoch ist wie das Buch in Fach 7, und dass es darum zwei mal so viel Höhenenergie hat wie das Buch in Fach 9.
a)
Vergleiche z.B. mal die Fächer 5 und 10. Die dreifache Masse aber ein Drittel der Höhe. Das gibt nicht "dieselbe", aber die gleiche Höhenenergie.
b)
Wenn die 2 Bücher in Feld 8 zusammen 3 Joule Energie haben, dann hat jedes von beiden 1,5 Joule. Aus den verschiedenen Höhen der Fächer folgt daraus, wie viel Joule jedes Buch dort jeweils hat.
c)
Da gibt es beliebig viele Lösungen, aus denen man sich frei aussuchen kann, was man mag. Man muss nur m und den Abstand Δh so wählen, dass mit h = Δh mal Stockwerksnummer die Gleichung Epot = m·g·h = Anzahl Bücher mal 1,5 Joule erfüllt ist. Ich meine, daß z.B. 500 g je Buch und 30 cm Abstand hinkommen.
Die Höhenenergie Epot berechnet sich zu Masse mal Höhe mal Erdbeschlleunigung:
Epot = m * h * g
g ist bei allen Regalfächern gleich, das können wir weglassen. Nun muss man für alle Fächer das Produkt Masse (=Anzahl der Bücher) * Höhe berechnen, wobeo man für die Höhe einfach die Nummer von unten nehmen kann.
Fach 1: 3 Bücher * Boden Nr. 6 = 18
Fach 2: 1 Buch * Boden Nr. 5 = 5
Das machst du für alle Fächer durch und dann weißt du auch, bei welchen Fächern Epot gleich ist.
Das ist das Nullniveau und da stehen auch keine Bücher. Wäre das schon 1. wäre das Nullniveau ja unterirdisch.
Ja, I see your point. Aber in Hinblick auf Teilaufgabe b) wäre es tatsächlich die einfachere Annahme, wenn das Nullniveau eine 1 abbekäme, von der aus hochnummeriert wird 😅 Dem Niveau der Aufgabe nach zu urteilen, würde ich nicht annehmen, dass die Kids da mit Brüchen jonglieren müssen.
Naja. Vllt ist die Aufgabe auch einfach unglücklich/uneindeutig formuliert. Man hätte ja auch ne weitere E_pot angeben können oder irgendein h explizit vorgeben können
Siehst du Doppelbilder? Geh zum Augenarzt oder zum Optiker, oder trink weniger Alkohol...
Oder redest du von Fach 1?
'Tschuldige, ich wollte nicht gleich beleidigend werden.
Aber wie du siehst, passieren Tippfehler nicht immer nur "den anderen" 😏
Alles gut. Danke für den Hinweis! Man will ja nicht, statt zu helfen, noch mehr Verwirrung stiften. Ja, ich meinte Fach 1. Nein, es lag weder an der Optik (habe die Brille auf), noch kann es an einer Dose Weizenbier liegen. Meine Konzentration ist heute nicht so gut, weil ich mich um eine liebe Freundin sorge, die auf ihrer Israelreise nun infolge der Kriegshandlungen dort festsitzt und deren für heute gebuchter Flug nachhause nicht stattfinden konnte. 😟
Die junge Dame rief mich soeben an, sie ist wieder zuhause. Werde nun besser schlafen.
Potenzielle Energie ist Lageenergie und ist bei einem konstanten Ortsfaktor (g = 9,81 m/s²) nur vom Produkt aus h (Höhe der Regalböden) und Masse m (der Bücher) abhängig. Zur Lösung multiplizierst Du für jedes Fach die Höhe mit der Anzahl der darin befindlichen Bücher. Der Regalboden mit der Nr. 9,10, 11 bekommt die Zahl 1 zugeordnet, der oberste die Zahl 6. Dann vergleichst Du die Produkte und findest vermutlich identische. Diese Fächer haben dieselbe pot. Energie.
Meinst du nicht, dass im leeren untersten Fachboden zu zählen begonnen wird?