Wie viel Nm sind erforderlich um ein, auf Rollen liegendes Gewicht von 10 kg einen Meter zu verschieben?
Diese Frage stellt sich mir, da ich aus der mir vorliegenden SI-Einheiten-Broschüre lediglich die Information entnehmen kann, daß für den REIBUNGSLOSEN HORIZONTALEN Verschub eines Gegenstandes erheblich weniger Kraft benötigt wird, als für das Anheben, für das die klare Berechnung "10 kg x 1 Meter anheben = 100 Nm" vorliegt.
Schließlich kann es ja nicht sein, daß es bei der horizontalen, reibungslosen Verschiebung unwichtig ist, welche Masse verschoben werden muß. Daher meine Frage hier....
6 Antworten
Irgendwie ist es komisch, dass du anscheinend für die Einheit der Enerige, Nm schreibst. Das ist zwar formal richtig, sollte aber nicht gemacht werden, da auch das Drehmoment die gleiche Einheit hat, aber anderes interpretiert wird.
Jetzt zur Frage:
Wenn auf das zu verschiebende Objekt keine Reibung wirkt, dann wirken bei der Bewegung keine Kräfte, die die Verschiebung abbremsen würden. Das bedeutet also weiterhin, dass du lediglich eine Kraft brauchst, um das Objekt auf eine bestimmte Geschwindigkeit v zu beschleunigen.
Daher wäre die Antwort auf deine Frage (bei vernachlässigbaren Reibung) F>0.
Außerdem:
"10 kg x 1 Meter anheben = 100 Nm"
Du hast hier das g vergessen. Du berechnest hier die Energie die man mindestens brauchen würde, um ein Objekt mit 10 kg Masse um einen Meter anzuheben und zwar mit einer Konstanten Geschwindigkeit. Was du also eigentlich hier ausrechnest ist die Potentielle Energie eines 10 kg schweren Objektes in einer Höhe von einem Meter.
Des Weiteren:
weniger Kraft
Die Frage nach weniger und mehr Kraft ist nicht sehr sinnvoll, sinnvoller wäre die Frage nach der Energie.
Da hast Du Dich offensichtlich falsch informiert, vermutlich hast Du auch noch die Informationen falsch verstanden.
Für den REIBUNGSLOSEN HORIZONTALEN Verschub eines Gegenstandes wird nicht "erheblich weniger Kraft benötigt", sondern gar keine.
Für das Anheben eines Körpers über eine bestimmte Höhe wird eine bestimmte Energie zugeführt, gemessen in Joule. 1 Joule = 1 Nm (Newtonmeter). Die eingesetzte Kraft ergibt sich hier aus der Massenbeschleunigung und der Geschwindigkeit. Und nun zur Kernfrage:
"Wie viel Nm sind erforderlich um ein auf Rollen liegendes Gewicht von 10 kg einen Meter zu verschieben?"
Diese Kraft ergibt sich - bei Vernachlässigung von Beschleunigungs- und Bremskraft - aus dem Reibungskoeffizienten und der Geschwindigkeit. Die Kraft ist einzig und allein der Rollreibung geschuldet!
in der Theorie ist es tatsächlich egal, wie schwer die Last bei einer horizontalen Verschiebung ist. Entscheidend ist die Reibung, welche zwar von der Last abhängen kann, aber die auch bei Bedarf nahezu gegen Null gebracht werden kann (z.B. können bei schweren Gleitregallagern in Bibliotheken Hunderte Kilo praktisch mühelos durch eine Handkurbel bewegt werden. Dies erreicht man mit sehr hochwertigen reibungsarmen Rollen).
in der Praxis sieht es natürlich so aus, daß die Masse erst aus Null beschleunigt werden muß, was direkt proportional zum Gewicht ist. Da am Ende eine negative Beschleunigung (Bremsen) zum Stillstand führt, hebt sich diese Kraft aber in der Theorie gegenseitig auf.
Doch, genau so ist es:
- Für eine horizontale, reibungslose Verschiebung ist es egal, welche Masse verschoben werden muss.
- Denn für konstantes Bewegen ohne Gegenkraft (z.B. ohne Reibung und ohne Luftwiderstand) braucht man gar keine Kraft! Und keine Energie. Das Beispiel mit dem Anheben berechnet die Energie in Nm.
- Einzig das Beschleunigen benötigt Kraft, und das ist natürlich von der Masse abhängig.
Diese Broschüre informiert also ungenau oder falsch.
Und deine Frage kann man nicht beantworten ohne nähere Angaben oder konkretere Randbedingungen.
Nun.
Du musst den Rollwiderstand überwinden und die Massenträgheit.
Für ersterer fehlt hier die Angabe des Rollwiderstandskoeffizienten.
Für letzteres fehlt die Angabe, wie schnell die das Gewicht verschieben willst.
