Physik, Mechanik Aufgabe, Reibung?
Könnte jemand bei folgender Aufgabe helfen:
Ein Skiläufer durchfährt eine Mulde. Auf dem flach abfallenden Hang verliert er h=12m an höhe, auf dem ebenfalls flach ansteigenden hang gewinnt er h=8m an Höhe. Der Weg diech die Mulde hat länge s=160m die mase des läufers beträgt 80kg.
Wie groß ist die mittlere Reibungskraft F, mit der er während seiner fahrt gebremst wurde?
Würd mich höllisch freuen wenn einer mir helfen könnte, eine Erklärung würd mir wahnsinnig helfen.
3 Antworten
Energieerhaltung: Wenn er am Schluss weniger Energie (Potentielle + kinetische) hat als am Anfang, wurde der Rest durch Reibung in Wärme umgesetzt.
a) Die Kinetische Energie sei am Anfang und Ende gleich. Steht nicht da, hätte ein sorgfältiger Aufgabenersteller erwähnen müssen. Ohne diese Annahme ist die Aufgabe nicht lösbar.
b) Reibungsarbeit ist mechanische Arbeit. Erinnere Dich, wie die mit dem Weg zusammenhängt.
Energieerhaltungsatz anwenden:
Definition:Arbeit W ist das Produkt aus der Kraft F mal längs des Weges s.
W=F*s nennt man Skalarprodukt,weil hier 2 Vektoren F und s multipliziert werden und als Ergebnis ein Skalar (Zahl) herauskommt.
Hinweis:Der Kraftvektor F und der Wegvektor s müssen hier zu jedem Zeitpunkt parallel liegen.
Zustand 1 E1pot=m*g*h1 mit h1=12m und m=80kg
Zustand 2 E2pot=m*g*h2 mit h2=8m
Verlustarbeit zwischen Zustand 1 und Zustand 2 W=Fr*s
Energie vor dem Start=Energie am Ende+Reibarbeit
Das System kann man als schwarzen Kasten darstellen:
Es ergeben sich folgende Fragen:
1) wie viel Energie wird vorne zugeführt Ezu ?
2) wie viel Energie wird abgeführt (umgesetzt zwischen 1 und 2) Eab ?
3) wie hoch sind die Energieverluste zwischen 1 und 2 Everl ?
Ezu=Eab+Everl
Hinweis:Energie geht nicht verloren und somit ergibt sich
E1pot=E2pot+W
m*g*h1=m*g*h2+Fr*s
Fr*s=m*g*h1-m*g*h2=m*g*(h2-h1)
Reibkraft Fr=m*g*(h2-h1)/s=80kg*9,81m/s²*(12m-8m)/160m
Fr=19,62 N (Newton)
Einheitenkontrolle: kg*m/s²*m/m=kg*m/s²=N (Newton)
Mit der Einheitenkontrolle prüft man,ob die Gleichung überhaupt stimmen kann.
Die Reibkraft Fr hat die Einheit N (Newton),also stimmt die Gleichung nach der Einheitenkontrolle.
kg*m/s²=N hat man zu Ehren des Herrn Newton vereinbahrt.
Hinweis:Man rechnet mit Einheiten,wie mit Zahlen.
Die Reibarbeit Wr beträgt:
Wr = Epot1 - Epot2 = m * g * h1 - m * g * h2 = m * g * ∆h
= 80 kg * 9,81 m/s^2 * 4 m = 3139 Nm
Nun ist die Arbeit aber auch definiert als
W = F * s
das lösen wir nach F auf und erhalten:
Fr = Wr / s = 3139 Nm / 160 m = 19,6 N