Was für eine Kraft wirkt auf ein Ei, dass aus 3,5cm auf den Boden knallt?
Hallo, wir sollen berechnen, wie groß die Kraft ist (im Idealfall in Newton), die auf ein Ei wirkt, dass aus dieser höhe auf dem Boden knallt.
m=0,055kg (55g)
h=3,5cm
g=9,81
Am besten mit Lösungsweg, damit ich diesen Nachvollziehen kann
5 Antworten
Mir fällt dazu nur die Formel F = m * a ein, mit
F = Kraft [N = kg * m/s²]
m = Masse [kg]
a = Beschleunigung = g = 9,81 m/s²
Das ist die Schwerkraft, die das Ei in Richtung Erdmittelpunkt zieht. Nun wird aber das Ei durch den Aufprall auf den Boden abrupt abgebremst, wobei der Gegendruck oder die zerstörerische Kraft des Bodens umso größer ist, je höher die Geschwindigkeit des Eies ist. Die Geschwindigkeit hängt von der Fallhöhe ab.
Bei 3,5 cm Fallhöhe gebe ich dem Ei eine gute Chance, nicht zu zerbrechen. Bei 3,5 m wäre ich mir dagegen sicher, dass man Eiweiß und Eigelb vom Fußboden aufwischen müsste, falls der Boden nicht gerade mit einem Federkissen bedeckt ist, sondern aus Beton, Kacheln oder Linoleum wäre.
Jetzt bin ich einmal gespannt, wie man die Aufgabe korrekt löst und warte auf andere Antworten.
Natürlich ist die Höhe nicht egal, wie einem auch der gesunde Menschenverstand sagt. Aber die Beschaffenheit des Bodens spielt ebenfalls eine große Rolle, wie bereits mihisu korrekt bemerkte.
Ich warte hier ebenso wie du auf intelligente Antworten.
Harter Boden, das härteste, was es nur geben kann
Ist das m/s^2 g, also die Erdbeschleunigung? Oder die Beschleunigung vom Ei?
9,81 m/s² ist die allseits bekannte "Erdbeschleunigung" von Gegenständen, die nahe der Erdoberfläche nach unten fallen. Nicht berücksichtigt ist dabei eine Abbremsung durch Reibung mit der Atmosphäre. Schneeflocken und Daunenfedern fallen ja nun wirklich nicht mit 9,81 m/s² auf den Boden. Beim Ei spielt diese Abbremsung keine so große Rolle.
Das kann man so allgemein nicht beantworten. Es kommt darauf an, wie elastisch der Boden und das Ei sind.
Es macht einen sehr großen Unterschied, ob das Ei auf einen harten, unelastischen Boden fällt, oder auf einen weichen, elastischen Boden.
Wenn der Boden aus dem richtigen Material besteht, kann das Ei auch mehrere Meter fallen (und dementsprechend viel Geschwindigkeit bzw. kinetische Energie haben), und beim Aufkommen wirkt dann trotzdem nur so wenig Kraft, dass es dem Ei nichts ausmacht. Beispiel, welches mir spontan einfällt, ein Silikon-Gel, welches unter dem Namen αGEL vermarktet wird:
Das Ei ist auf den Boden geknallt. Fester Steinboden. Das Ei war ganz normal ungekocht
Aus der Fallhöhe lässt sich die Endgeschwindigkeit, also die Aufprallgeschwindigkeit berechnen. Zur Berechnung der Aufprallkraft bräuchte man dann die Bremsbeschleunigung, und die ergibt sich aus der Härte und der Elastizität von Ei und Boden. Wenn das Ei beispielsweise in Wasser fällt, ist die Aufprallkraft so gering, das es völlig unbeschadet bleibt. Auch die meisten Osternester sind dazu weich genug.
Die geforderte Größe (die Kraft, die auf das Ei wirkt) kann man mit diesen Angaben nicht berechnen.
Was man berechnen kann, sind:
- die Zeit, die vergeht, bis das Ei aufschlägt
- die Geschwindigkeit, mit der es aufschlägt, und daraus dann
- die kinetische Energie und
- den Impuls im Moment des Auftreffens auf den Boden.
Mehr geht nicht.
Bestell mal demjenigen, der diese Aufgabe gestellt hat, einen schönen Gruß von der GF Gemeinde und richte ihm aus, er möge sich das nächste mal doch bitte etwas mehr Mühe geben.
Dazu müsste noch der "Bremsweg" angegeben sein, also die Strecke der Verformung.
Wir sollten aus einem Experiment die Werte selbst entziehen. Somit ist das Ei aus einer höhe von 3,5cm kaputt gegangen. Nun müssen wir die Kraft berechnen in Newton, die auf das Ei wirkte
Ist dabei die höhe egal? Wie die Masse und die Erdbeschleunigung habe ich auch schon einberechnet. Aber es spielt ja doch eine Rolle, ob das Ei aus 4 Metern, oder 4 cm fällt. Oder?