Wie löse ich die folgende Physikaufgabe?
Also die aufgabe lautete
"Die Trommel einer Waschmaschine hat einen Durchmesser von d=45cm und dreht sich beim Schleudern 40 Mal je Sekunde. Mit dem Wie Viel Fachen seiner Gewichtskraft müsste ein kugelförmiger Wassertropfen (d=0.6 cm) an der Wäsche am Rand der Trommel festgehalten werden, damit er nicht vom Stoff getrennt wird?
Dichte von Wasser = 1.01 g/cm ^3
2 Antworten
Lösungsweg: Finde die Beschleunigung a am Rand der Trommel heraus (die Zentripetalbeschleunigung) und vergleiche sie mit der Erdbeschleunigung g (die bekannten 9,81 m/s^2).
Die Beschleunigung am Rand der Trommel ist v^2/R.
v ist die Geschwindigkeit, mit der die Trommel sich bewegt, also 40 mal ihr Umfang pro Sekunde.
Wie man darauf kommt und wie sie sonst noch berechnet werden kann, das findest Du unter "gleichmäßige Kreisbewegung".
Die Kraft, die an dem Tropfen zieht, und mit der man ihn "festhalten müßte", ist a multipliziert mit der Masse des Tropfens (Kugelvolumen mal Dichte).
Wenn die Aufgabe so gestellt wurde, so wollte wohl der Lehrer die einfältig Fleißigen von den in intelligenten Faulen trennen. Es wird gefragt nach dem Vielfachen der Gewichtskraft, nicht nach deren Wert.
(Masse des Tropfens mal Trommelbeschleunigung) / (Masse des Tropfens mal Erdbeschleunigung)
Der geneigte Leser wird erkennen dass die Masse des Tropfens sich heraus kürzt.
Alle Angaben zum Tropfen sind zur Fragestellung irrelevant. Übrig bleibt:
Trommelbeschleunigung / Erdbeschleunigung
Trommelbeschleunigung = Winkelgeschwindigkeit ^2 mal Radius der Trommel
Winkelgeschwindigkeit= 2 mal Pi mal f. (f = 40 laut Angabe)
Radius ist halber Durchmesser.
(Diese Waschmaschine würde mit 2400 Umdrehungen pro Minute Schleudern. Kann man glücklicher Weise nicht kaufen!!!)
Die Trommelbeschleunigung wäre dann: ca. 14212 m/(s^2) und somit die 1448,7 fache Erdbeschleunigung.
Allein die Bahngeschwindigkeit am Rand der Trommel ist schon ein Drittel der Schallgeschwindigkeit.