Vertikale Kreisbewegung?
Hallo
ich habe folgende Frage zu einer Aufgabe:
Wir haben einen Körper mit der Masse 2kg welcher an einem 1m langen Faden befestigt ist (also Radius=1m). Und das wird nun vertikal herumgeschleudert. Ich weiß auch, dass die Kraft, die der Faden aushalten muss, am untersten Punkt größer ist (70 N), als am obersten Punkt (30 N), wenn die Bahngeschwindigkeit bei beiden Punkten 5 ms^-1 ist. Aber wieso genau ist das nun so? Ich hab schon Ansätze mit der Zentripetalkraft und dem Ortsfaktor, aber einen richtigen Grund, wieso das so ist, hab ich nicht.
Wäre nett, wenn ihr mir das erklären könnten.
3 Antworten
Gleichgewichtsbedung:Die Summe aller Kräfte in eine Richtung ist zu jeden Zeitpunkt gleich NULL.
1) am untersten Punkt gilt
Ff-Fg-Fz=0
Ff=Fg+Fz
Ff=Fadenkraft in N zeigt nach oben in positiver Richtung
Fg=m*g=Gewichtskraft
Fz=m*v²/r=m*w²*r=Zentrifugalkraft in N siehe Physik-Formelbuch
2) am oberen Punkt
Fz-Ff-Fg=0
Ff=Fz-Fg
Ff=Fadenkraft zeigt nach unten in negativer Richtung
Fz=Zentrifugalkraft zeigt nach oben in positiver Richtung
Fg=Gewichtskraft zeigt nach unten in negativer Richtung
> wenn die Bahngeschwindigkeit bei beiden Punkten 5 ms^-1 ist
wenn die konstant ist, ergibt sich die einfache Rechnung von JHaus.
Ist sie aber nur bis zur übernächsten Unterrichtsstunde, danach gilt: Die potentielle Energie, die der Körper oben hat, ist unten in kinetische Energie umgesetzt, so dass er unten schneller ist als oben.
Im unteren Punkt zeigen Zentrifugal- und Gewichtskraft in die gleiche Richtung, im oberen Punkt in entgegengesetzte Richtungen. Die Gewichtskraft beträgt 20 N, die Zentrifugalkraft 50 N. Damit müsstest du es dir erklären können.