Physikaufgaben Drehmoment und Beschleunigung?
Hallo,
ich bräuchte mal Hilfe bei den folgenden beiden Aufgaben:
1. Die Radmuttern an den Rädern Ihres Autos sind mit einem Drehmoment von 120 Nm festgezogen. Wie lang muss der Griff des Radmutternschlussels mindestens sein, damit Sie bei einem Gewicht von 59 kg die Radmuttern durch Draufsteigen auf das Ende des Schlussels lösen können und wie muss der Schlussel angesetzt werden?
Also kann ich da einfach die Formel für das Drehmoment M=Fl anwenden? Und wie finde ich heraus, wie ich den Schlüssel anlegen muss?
2.Laut Autoklicker benötigt der Porsche 918 Spyder (7-Gang Automatik) von 0 auf 100 km/h 2,8 s.
1. Mit welcher mittleren Beschleunigung beschleunigt der Porsche?
2. Welche Strecke braucht er dafur?
Kann ich hier einfach die Formel v=at bzw. s=1/2 st^2 anwenden?
5 Antworten
...zu 1.: vom Anzugsmoment kann man nur sehr bedingt auf das Lösemoment schließen. Letzteres kann u.U. sehr viel größer notwendig sein, wenn z.B. durch Korrosion (Rost) und dem Zeitraum, wie lange die Radschrauben nicht mehr gelöst wurden, die Schrauben einfach angegammelt sind...
...möglicherweise schafft das nicht mal der Schlagschrauber in der höchsten Einstellung...
So habe gerade das Tutorium gehabt. Mein Ansatz ist richtig.
Mag sein aber es ging ja auch nur um die Aufgabe. Nicht wie es in echt aussehen würde.
Ja, du kannst M=F*l anwenden. F musst du mit m*a berechnen wobei a die Gewichtskraft g ist (g=9,81 m/s^2). Der Schlüssel muss horizontal angelegt werden, weil sonst der F-Vektor in eine andere Richtung als nach unten zeigt und man nicht mehr a=g annehmen kann.
v=at gilt für gleichmäßig beschleunigte Bewegungen, aber das kann man hier wohl annehmen. Das musst du nach a umstellen und die mittlere Änderung durch die Differenzen berechnen (also a=delta v/delta t und nicht vergessen, die Einheiten umzurechnen!).
Diese mittlere Beschleunigung kannst du dann in die nächste Formel für den Weg einsetzen, weil es eine gleichförmige Beschleunigung ist - die Formel ist allerdings s=1/2 a t^2 ist, weißt du aber wahrscheinlich selbst.
Ja gut OK danke dann ist ja im Prinzip alles so, wie ich es mir gedacht hatte. Nur das mit dem Anlegen habe ich nicht so hundertprozentig verstanden. Also warum genau muss der Schlüssel waagerecht sein? Man dreht dann nach unten, wenn er waagerecht anliegt und deshalb kann man a als g annehmen. Würde er z. B. nach oben gucken, würde man zunächst quasi seitlich drehen, weswegen man dann nicht a als g annehmen kann. Habe ich das richtig verstanden?
Und wie ist das jetzt genau mit den Differenzen bei der zweiten Aufgabe?
Ja genau da hat sich ein Tippfehler eingeschlichen.
Genau, g kannst du nur annehmen, wenn man nach unten dreht. Sonst müsstest du per Winkelfunktion die Teilkraft von g, die nach unten wirkt, ermitteln. Das geht auch, selbstverständlich für jeden beliebigen Winkel, ist aber ein unnötiger Schritt, wenn nicht explizit danach gefragt wurde.
Die Differenzen sind in deinem Fall sehr einfach. Die Differenz der Geschwindigkeit ist 100 km/h, weil du ja die Beschleunigung von 0 auf 100 betrachtest, und die Differenz der Zeitpunkte von diesen Geschwindigkeiten ist 2,8s.
Gut danke. Ich komme nun auf eine Beschleunigung von 9,89 m/s^2 und auf eine Strecke von 38,7 m. Stimmt das dann so?
Nicht ganz, höchstwahrscheinlich Rundungsfehler (alles in eine Gleichung packen, nicht mit gerundeten Zwischenergebnissen weiterrechnen!):
9,92 m/s^2 und 38,89 m
a=delta v/delta t .........ist das hier nicht einfach nur 100 - 0 / 2.8 - 0 ?? , die formel also die allgemeinere ?
Das ist gerade nicht die allgemeine Formel - allgemein gilt delta v/delta t.
Da wir es hier mit v1=0m/s und t1=0s zu tun haben (und nicht mit bspw. der Beschleunigung von v1=70km/h auf v2=120 km/h) ist das Herausfinden der Differenzen absolut trivial, in dem speziellen Fall kann man also auch aufs delta verzichten, ohne dass der Lösungsweg unklar ist. Aber ich wollte, dass der FS das Prinzip versteht, deshalb habe ich auch nicht einfach die Lösung hingeklatscht.
meine berechnungen zeigen
38.9 Meter ist der Weg (*)
9.92 m/s² ist die Beschleunigung (**)
(*)
(**)
https://www.wolframalpha.com/input/?i=%28100000+m+%2F+3600+s%29+%2F2.8s
Beide Fälle: Ja.
Gruß, H.
Tippfehler sind mein liebstes Hobby! Danke für die Berichtigung.
Das heißt, ich kann das nicht mit M=F*l berechnen?