Wie berechne ich diese Aufgabe physikalisch?

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2 Antworten

Leider komme ich erst jetzt dazu. Viktor macht aus der Skizze ein

Geheimnis und definiert die Richtungen aus meiner Sicht nicht sinnig zur
Aufgabenstellung passend.
Daher verspätet noch meine Lösung:

Es gelten
Mstand = 1800 * g * 0,5 m

Mkipp = 1,0 m* Fh + 1,0 m* Fv

mit Fh = F * cos a
und Fv = F * sin a

Mkipp = 1, 0 * F * sin a
+ 1,0 * cos a

Ohne Einheiten

Mkipp = F * (sin a +
cos a)

Ich gehe davon aus, das die Aufgabe mit „anheben“ das
einseitige abheben des Betonwürfels gemeint ist.

Die tritt ein wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

    Mkipp > MstandFh < als Reibung zwischen Boden und WürfelDas Zugseil bzw. dessen Verankerung im Beton
    nicht versagt

Punkte 2 und 3 kann man nicht klären, da hierzu keine
Angaben gemacht wurden.

Aus Bedingung 1 erhält man:

1800 * g * 0,5 m = F * (sin a
+ cos a)

F = 900 g / (sin a +
cos a)

Für a= 30 °; und g =
9,81 = >      

F = 900 * 9,81 / (0,5 + 0,866) = 6463 N ≈ 6 kN

Wenn nun nach der kleinsten und größten Kraft gefragt ist,
gibt es 2 Möglichkeiten:

Logik:

Das erforderliche Kippmoment ist konstant. Die kleinste Kraft braucht man wenn

der Hebelarm der Kraft am größten ist. Man muss also senkrechts zur Diagonalen

mit der Kraft angreifen, also im Winkel von 45°

              

.

Die größte Kraft nämlich eine unendlich große Kraft bräuchte man, wenn der

Hebelarm unendlich klein wird, also die Wirkungslinie der Kraft durch den

Kipppunkt verläuft.

              

Die Kraft müsste in Richtung der Diagonale angreifen, also im Winkel von 135°.

             

Ein

echtes Kraftmaximum kann man wie gesagt nicht angeben, da der Würfel

irgendwann anfängt zu gleiten oder schlicht das Seil abreißen wird. Ein

Winkel von 134,9° mit einer Kraft von rund 3600 kN  ist daher nur

theoretisch möglich.

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Das Drehmoment (Standmoment), welchem du entgegen wirken mußt ist dir ja bekannt.
Die geringste Kraft zum drehen, brauchst du, wenn du den größten "Hebelarm" zum Drehpunkt erreichst, also der Diagonalen.
Dieser ist offensichtlich bei 135 Grad der Kraftrichtung am größten.
(positive Winkel links drehend gesehen von der horiz. x-Achse)
Bei den 30 Grad bleibt der Klotz am Boden, erst ab ca 45,0001 Grad kann er bewegt werden bis 149.99. Grad.
Mach dir doch eine Skizze (wie schon empfohlen) und schau dir das an.


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Kommentar von Viktor1
22.11.2016, 14:02

Korrektur
statt 149.99 Grad 314,99 Grad.
das kommt davon, weil ich mir auch keine Skizze gemacht habe, und ich bin "Spezialist" für solche Aufgaben

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Kommentar von oetschai
22.11.2016, 14:30

"Bei den 30 Grad bleibt der Klotz am Boden, erst ab ca 45,0001 Grad kann er bewegt werden bis 149.99. Grad."

??? das hätte ich gerne erklärt bekommen...

Warum sollte der Klotz nicht bewegt werden können? Es ist halt mehr Kraft notwendig. Der Klotz kann auch gekippt werden, wenn das Seil parallel zum Boden zieht.

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