Wie berechnet man die Kreisfrequenz einer Bewegung?
Hallo zusammen. Ich verzweifle gerade an meinen Physik Hausaufgaben. Ich bin echt die totale Niete in Physik und brauche dringend Hilfe. Hier mal die Aufgabe:
Ein Auto fährt auf der Innenbahn eines Kreisverkehrs mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h. Der Durchmesser der Bahn beträgt d=20 m.
a) Berechnen Sie die Kraft, mit der eine Person (m=60kg) auf der Kreisbahn gehalten wird.
Die Aufgabe hab ich schon gerechnet da kommt 5400 Newton raus.
b) Geben sie die Kreisfrequenz der Bewegung an.
c) Wie ändert sich die in Teil a berechnete Kraft, wenn das Fahrzeug auf der Außenbahn (d=30m) fährt? Untersuchen Sie die beiden Fälle, dass entweder die Geschwindigkeit oder aber die Kreisfrequenz gleich bleibt.
Erklären Sie den Unterschied der beiden Ergebnisse.
Es wäre total lieb wenn mir jemand Helfen könnte. Vielen Dank im Voraus.💕
2 Antworten
Schau mal, was 5400 Newton für eine Kraft ist und ob das stimmen kann. Teile die zahl durch 9,81 und Du siehst: Es entspricht der Gewichtskraft von jemandem, der 550 kg, also mehr als eine halbe Tonne wiegt. Ganz so schlimm ist die Fliehkraft beim Kurvenfahren, wie wir wissen ja doch nicht. Wo liegt der Fehler?
Du muß die 30 km/h zuerst in m/s umrechnen, bevor Du mit ihnen weiterrechnest. Das muß man machen, weil auch die anderen Einheiten, z.B. das Newton, auf Meter und Sekunde abgestimmt sind.
Zum Umrechnen setze einfach "1000 m" für "km" ein und "3600 s" anstelle von "h". Du hast dann: 30 * 1000 * m geteilt durch 3600 s. Es ergibt eine krumme zahl, aber das macht nichts.
Ich komme etwas mehr als 400 Newton.
So viel erst mal.
Und noch etwas: Sag nicht "Niete" zu Dir selbst. Das ist ein extrem abwertendes Wort. Niemand braucht so respektlos mit sich selber umzugehen, ganz egal wie die Kenntnisse in Physik oder sonst irgendwas aussehen.
b) Kreisfrequenz w = 2*pi*f
f, also die Umdrehungen pro Sekunde, kriegen wir raus, indem wir die Periodendauer T berechnen, da f = (2*pi) / T ist. Also ist w = (4 * pi²) / T
Durchmesser des Kreises = 20m => Radius = 10m. Damit ist der Umfang U = 2 * pi * 10m. Somit ist die Periodendauer (da t = s / v) T = U / v = 2*pi*10[m] / 8,333 [m/s] = 12/5 * pi (dieses Ergebnis hat mir so mein Taschenrechner ausgespuckt)
Und damit ist w = (4*pi²) / (12/5 * pi) = (4 * 5 * pi²) / (12 * pi) = (20 * pi) / 12 = 5/3 * pi
c)
Wenn das Auto auf der äußeren Bahn mit d = 30m => r = 15m fährt, vergrößert sich die Kraft F = m*w²*r um den Faktor 1,5. bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit w. Da r um 1,5 zunimmt.
Wenn die Geschwindigkeit gleich bleibt, dann ist die Kraft F = m*v² / r um den Faktor 2/3 kleiner, da r um 3/2 zunimmt und wenn 3/2 unterm Bruchstrich steht ist es wie als würde man den gesamten Bruch mit 2/3 multiplitzieren.
Die unterschiedlichen Ergebnisse kommen aufgrund der beiden Formeln für die Zentripetalkraft F = m*v² / r bzw. F = m*w²*r zustande. (Eine bessere Erklärung hab ich grad nich :D)
Rechne doch einfach w=v/r also 8.3/10=0.83
(30kmh war ja in der Angabe)
warum ist mein Ergebnis nach dir falsch?