Physik-Aufgabe EFeld-Kraft
Hallo.
Also. Ich komm bei einer Physik-Aufgabe nicht weiter Vll kann mir ja jemand von euch helfen. Zur Aufgabe: Ein Kügelchen (m=40g) trägt die Ladung q=5,0 nC und hängt an einem Faden (l=1m). Welchen Ausschlag s erfährt es im horizontal verlaufenden Feld der Stärke 70 kN/C?
Ich komm absolut nicht weiter. Als Formel hab ichs mit F=G * s / l versucht. Allerding kam ich auf keine Lösung.
Vielen Dank im vorraus
7 Antworten
lässt sich hier ganz bescheiden lösen, weil dazu Kräfteparallelogramme benötigt werden....aber Ihr habt sowas ganz sicher schonmal gezeichnet
Kannst du mir vll sagen mit welcher Formel? Wir haben das Paralellogramm lediglich kurz angeschnitten und ich weiß dementsprechend nicht wie ich Fres daraus errechne o.o
Nee hab ich aber im Buch ;) Wie errechne ich denn die Winkel? Die brauch ich doch um die resultierende zu berechnen oder? :O
im Buch kannste aber nicht malen Du nase ^^
also pass auf...gerade weiterlaufend von dem Kügelchen hast du deine auslenkende Kraft, waagerecht von dem Kügelchen nach Rechts laufend die elektrische...senkrecht nach unten vom Kügelchen die Gewichtskraft...daraus ergibt sich dein parallelogramm ;)
Das ist mir klar ;) Allerding weiß ich dann immernoch nicht wie groß Fres ist. Wie berechne ich da? :O Sinus/Kosinus/Tangens? :>
na wenn du das hast isses doch kein Ding ^^ die resultierende brauchst Du nicht
zwischen FE und Fres liegt der winkel alpha...der auch der auslenkungswinkel ist ;)
Ist mittlerweile 8 Jahre her aber vielleicht kann ich denen helfen, die zurzeit das selbe Problem haben.
Gegeben:
- m=40g=0,040kg
- Q=5nC=5×10^(-9) (bin mir nicht sicher ob das so richtig ausgeschrieben wird, jedenfalls meine ich mit "^(-9)" hoch minus Neun.
- E=70kN/C=70000N/C
- l=1m
Gesucht:
s
Benötigte Formeln:
- Fg=m×g (Gewichtskraft) (g=Erd-Gravitation also 9,81m/s^2)
- Fel=E×Q (Umstellung von E=F/Q) (Fel=Elektrische Kraft)
- tan (a) = Fel/Fg -> a= tan^(-1)×(Fel/Fg)
- sin (a)=s/l -> s=l×sin (a)
Berechnung:
Zunächst berechnet ihr die Kräfte, die am Pendel bzw. Faden vorliegen. In dem Fall
Fel und Fg. Hierzu verwendet ihr die obigen Formeln also:
für Fel: Fel=F×Q=70000N/C×5×10^(-9)C
=0,00035N
für Fg: Fg=m×g=0,040kg×9,81m/s^2
=0,3924N
Nun berechnet ihr den Ausschlagswinkel mit tan (a)=G/A.
In dem Fall ist eure Gegenkathede Fel und eure Ankathede Fg
also: tan (a)= Fel/Fg=0,00035N/0,3924N
Im Taschenrechner rechnet ihr anschließend den Winkel aus.
a= tan^(-1)(0,00035N/0,3924N)
=0,05°
Jetzt wo ihr den Ausschlagswinkel berechnet habt könnt ihr auch den Ausschlag s berechnen mit sin (a)=(G/A)
bzw. sin (a)=(s/l) durch umstellen ergibt sich s=l×sin (a) -> Ergebnis 0,00088m
Also, die sagen Dir alle nicht, um was es wirklich geht, sie wissen es selbst nicht, tun nur so! Denk mal nach: was heisst 70 kN je Coulomb? Das ist ziemlich viel, anschaulich gesagt: 70000 N : 9,81= 7135 kg entsprechend. Da ich nicht weiß, ob Du noch hier rein schaust,sag ich nun mehr nicht! Trag die Newton als Vektor an;
zeichne dir ein bild, wo die kugel ausgelenkt ist und dann die kräfte (s. skizze) kräfte werden vektoriell addiert, das heißt die pfeile werden hintereinander angehangen (entweder den blauen an den grünen oder andersrum. du kommst in beiden fällen zum schnittpunkt der gelben hilfslinien). vom angriffspunkt der kräfte (also an der kugel) bis zu diesem punkt gibt die resultierende kraft. nach der auslenkung hat der faden die gleiche richtung wie die resultierende kraft. jetzt musst du quasi nur noch einfache geometrie im rechtwinkligen dreieck anwenden und damit kriegst du den winkel.
ich sehe grade, dass ich die kräfte in der zeichnung vertauscht habe. Fg ist natürlich die kraft, die nach unten zeigt und Fe die elektrische kraft, die nach rechts zeigt.
Fres berechnen: 180°-(winkel zwischen Fe und Fg) erst mal berechnen und dann mit Kosinussatz ; Fres²=Fe²+Fg²- 2 * Fe * Fg * cos (dem Winkel den du ausgerechnet hast)
also ich hab jetzt 5 min zum Lösen gebraucht..is wirklich nich schwer