Warum lässt sich die Zentripetalkraft hier nur über den Tangens ausrechnen und nicht mit der normalen Formel ohne Kurvenlage?
5 Antworten
Grundsätzlich lässt sich die Zentripetalkraft mit der normalen Formel berechnen. Allerdings passen die Werte im Bild nicht zusammen:
Zunächst ergibt die Berechnung der Zentripetalkraft nicht 6000N, sondern 1600N.
Mit tan α = Fz / FG ergibt sich aber ein Winkel von 22,18° und nicht 20°. Mit diesem Winkel kommt bei beiden Rechnungen das gleiche heraus - nämlich 1600N - wie es auch sein sollte.
Nein, der Winkel ist von der Geschwindigkeit und dem Radius abhängig. Die Zentripetalkraft selbst hat mit der Kurvenlage nichts zu tun, sie wäre bei einem Auto mit gleicher Masse genauso groß.
Normalerweise sind in entsprechenden Aufgaben nicht alle Größen bekannt.
Hier findest Du weitere Infos, die Dir vielleicht helfen:
http://physikunterricht-online.de/jahrgang-10/kurvenfahrten-zentripetalkraft/
Aber wenn jetzt Fz und v und m gegeben sind und ich r ausrechnen müsste würde auch bei beiden Formeln das selbe rauskommen?!
Ja, wie gesagt - zu den Größen gehört dann ein bestimmter Winkel. Der Winkek von 20° passt aber nicht zu den anderen Größen.
Wenn du - wie das Bild nahelegt - die kinematischen Größen der Kreisbewegung (r, v) und die Masse gegeben hast, kannst du die Zentripetalkraft sehr wohl hieraus berechnen - wie du es offensichtlich auch getan hast.
Erst für die Berechnung anderer Größen brauchst du den Neigungswinkel - hier fehlt nur die Erdbeschleunigung an angegebenen Größen; damit ließe sich (nur) die Erdbeschleunigung aus diesen Daten berechnen.
Was ist gegeben, was ist gesucht?
Bzw. wie lautet die Aufgabenstellung?
Man soll die Zentripetalkraft errechnen für den Motorradfahrer in Kurvenlage.
Dann ist das Problem überbestimmt.
Manchmal kommt es vor, dass in Aufgaben überflüssige Größen genannt werden, aber das ist eher selten.
Die Masse ist hier ein reiner Proportionalitätsfaktor - wenn man die Masse um einen bestimmten Faktor ändert, ändern sich alle Kräfte um denselben Faktor.
Alle übrigen Größen hängen voneinander ab.
Oder sind tatsächlich nur einige, aber nicht alle der genannten Größen gegeben? (Die Teilfrage nach den gegebenen Größen hast du ja nicht beantwortet.)
Vielleicht deshalb, weil hier nur der Winkel gegeben ist und nicht das, was Du für die "normale Formel" (Winkelgeschwindigkeit und Radius?) brauchst?
Bei Kurvenlage befindet sich der Massenschwerpunkt nicht lotrecht über dem Auflagerpunkt des Reifens auf der Fahrbahn.
Eine Angabe ist notwendig.
Die Zentrifugalkraft ist unabhängig vom Neigungswinkel des Motorrades. Durch diesen Winkel wird allerdings die Seitenführungskraft des Reifens in eine Aufstandskraft gewandelt. Aber um zu wissen, was gerechnet wird, brauch ich wie gesagt eine Angabe.
Ist betragmäßig das selbe. Lediglich die Richtung ist umgekehrt. Da der Motorradfahrer in der Kurve fährt, könnte über die Zentrifugalkraft die Kraft berechnet werden, die ihn nach außen zieht. Die Zentripetalkraft ist die, die entsprechend durch die Reifen dagegen aufgebracht werden muss.
Also ist Tangens Berechnung einfach nur eine zusätzliche Möglichkeit für das Berechnen der Zentripetalkraft in Kurvenlage. Die Zentripetalkraft ist also nicht von der Kurvenlage abhängig?