Physik: Newtons Axiome. Wann reißt der Faden?
Ich habe eine Aufgabe, auf deren Lösung ich nicht komme:
An einen Faden kann man maximal eine Masse von 1,5 kg hängen bevor er reißt. Mit welcher Beschleunigung darf man eine hängende Masse von 1,0 kg höchtens hochziehen, bevor der Faden reißt?
Die Lösung ist übrigens 4,9 m/s²
6 Antworten
Rechne aus, welche Kraft die 1.5 kg auf den Faden ausüben würden. Danach rechnest du mit F = m * a aus, wie shcnell 1.0 kg mit dieser Kraft beschleunigt werden könntn. Das ist (fast) das Ergebnis.
1.5 kg * 10m/s² = 15 kgm/s²
15/1 kgm/s²kg = 15m/s²
Da die Erde schon 10m/s² stellt (wir ziehen ja hoch) bleiben für uns noch 5 m/s² zum ziehen am Faden. Wenn du dich sehr präzise fühlst kannst du auch genaue(re) Werte für die Erdbeschleunigung verwenden.
Ich denke fürs Verständnis läd eine Zahl mit zu vielen Dezimalstellen dazu ein sich selbst vom Wesentlichen abzulenken aber wenn man von Beginn an darauf achtet, seine Rechnungen "korrekt" zu halten ist das sicherlich auch keine falsche Einstellung!
Bei welcher Kraft reißt der Faden?
Bei F=m*g=1,5kg * 9,81 m/s^2 = 14,715N
Die aktuelle Gewichtskraft der 1kg schweren Masse: Fg=m*g = 9,81 N
Der Faden reißt bei einer Kraft von > 14,715N welche Kraft kann also noch aufgewendet werden, bevor der Faden reißt?
Frest=F-Fg = 14,715N - 9,81N = 4,905N
Welche Beschleunigung entspricht dsa? F=m*a
a=F/m = 4,905N / 1kg = 4,905m/s^2
Bei einer Beschleunigung von a>4,905m/s^2 reißt der Faden.
Danke für die Antwort, sehr sauber aufgeschrieben und verständlich formuliert :) wäre eigentlich den Stern wert, jedoch habe ich ihn schon zuvor @mememememe versprochen..
Mach aber weiter so, du kannst echt gut erklären ;)
Erst berechnest du die kraft ab welcher der faden reisst:
F1=m*g , g ist die erdbeschleunigung und m ist die angegebene masse bei der es reisst! Dann berechnest du die kraft des gewichts im ruhezustand mit der masse von 1kg mit derselben formel F2=m*g! Jetzt errechnest du die noch aufzuwendende kraft Fübrig, die nötig ist um den faden zum reissen zu bringen, da das gewicht im ruhezustand bereits einen teil der kraft schon ausmacht! Fübrig=F1-F2 , jetzt musst du die beschleunigung errechnen! Fübrig=m*a , nach a auflösen und du hast deine beschleunigung mit welcher der faden es nicht machen würde :)
Du musst in 2 Schritten rechnen.
Erster Teil: Fstat=1kg*9,81 m/s²= 9,81N. Der Faden hält aber aus: 1,5 kg*9,81m/s²=14,715N. Also bleiben für deine Trägheitskraft 14,715-9,81=4,905 übrig.
Zweiter Teil: a=F/m= 4,905 N/1kg= 4,905m/s². Jetzt klar?
Digger, willst du mich eigentlich ver*******?
In einer der Antworten unten sagt @gerolsteiner06, man müsse mit der Formel a=F/m rechnen, woraufhin ich dies auch tat. Ich setzte F = m*g, mit g= 9,81 m/s². Dies ergab jedoch noch nicht ganz die gewünschte Lösung. Daraufhin fragtest du, wie ich darauf komme, dass man a = g setzt?
Und jetzt machst du allen ernstes genau das gleiche wie ich und setzt auch F=m*g mit g= 9,81 m/s²....
Leute wie du.... Ich könnte nicht genug bekommen!
sehr schöne Aufgabe und supereinfach zu lösen, wenn man a = F/m kennt
Ein Glück, dass ich diese Formel kenne! Doch wenn ich für m die 1,0 kg wähle, welche am Seil hängen, so erhalte ich
a = F / m
<=> a = m*g / m (1,0*9,81 / 1,0)
<=> a = g = 9,81 m/s²
Die Lösung soll jedoch 4,9 m/s² ergeben...
Es scheint, als müsse man a = F/2m rechnen ...
was hast Du denn da gemacht? Ich sagte zwar "supereinfach", aber nicht, daß man nicht denken muß.
An dem Faden zieht doch jetzt schon eine Kraft von 1 N (Masse 1 kg). Du mußt also ausrechnen, welche Kraft von 0,5 N ( entspr. Masse 0,5 kg) durch die unbekannte Beschleunugung erzeugt wird,
Sag mal, was soll das denn jetzt? "Ich sagte nicht, dass man nicht denken muss"... Meinst du etwa, ich denke nicht nach oder wie? Nicht nachdenken und fehlerhaftes Nachdenken sind nicht gleichzusetzen! Wenn du helfen willst, ist das eine Sache, aber wenn du hier beleidigend werden willst, dann leb dich bitte auf einer anderen Internetplattform aus... dicker Daumen runter
Danke, @mememememe, du bist der erste hier, der mir aktiv helfen konnte. Stern für die beste Antwort steht aus ;)
Wie man darauf kommt, dass man für a g einsetzt? Weil wir den Faden so halten, dass das Gewicht senkrecht Richtung Boden zeigt? Und weil wir dann nach oben ziehen? Und alles, was auf der Erde irgendwo senkrecht runterhängt von der Erdgravitation g beeinflusst wird?
Für den "nicht denken"-Spruch möchte ich mich ausdrücklich entschuldigen.
Alles weitere hier oben in der Antwort von memememe.
Entschuldigung ist akzeptiert. Denk aber bitte in Zukunft daran: Nur weil du vielleicht schneller auf die Lösung kommst als andere, oder weniger Probleme damit hast, musst du nicht gleich die anderen runtermachen.
Wenn man genauere Werte einsetzt so erhält man 4,905 m/s² was exakt den ~4,9 m/s² entspricht, die in der Aufgabe als Lösung angegeben wurden ;)