Schwung über Schlucht (Physik)?
Hey ich habe folgende Aufgabe: Eine Person muss eine Schlucht überwinden mithilfe eines Seil( Seil ist mittig über Schlucht aufgehängt). Die Person schwingt sich nun rüber.Folgende Angaben sind gegeben:Die Geschwindigkeit der Person ist am Anfang Null, Länge des Seils=10m, Maximale Belastungskraft von 800 N, Masse der Person=70Kg und vom Vorsprung bis zum tiefsten Punkt des Schwunges fällt der Schwerpunkt der Person um 0,75 m. Die Person soll als Punktmasse angesehen werden. Hält die Aufhängung?
Ich bin iwie ziemlich lost, was das berechnen angeht. Iwie fehlt mir der Ansatz welche Kraft ich berechnen soll. Ich weiß azwar was ich ausrechnen könnte mit den Anhaben, aber nicht worauf ich raus will.
3 Antworten
die Kräfte am tiefsten Punkt addieren sich aus Gewicht der Person und der Fliehkraft. Die Fliehkraft ergibt sich aus Geschwindigkeit am Tiefpunkt und Radius, die Geschwindigkeit am Tiefpunkt durch Energieerhaltung (kin. Energie am Tiefpunkt = pot. Energiedifferenz zwischen Absprung und Tiefpunkt).
Mach dir eine Skizze. Du musst die Fliehkraft und die Schwerkraft der Person beachten. Bzw hängt es von der Geschwindigkeit ab mit der er rüber schwingt, ob das Seil hält. Und die kannst du mit Energieerhaltung ausrechnen.
wohin zeigt die Fliehkraft und wie berechnet man die? stimmt der EES so: 0=Ekin-Epot ?
EES stimmt. Fliehkraft zeigt radial vom Kreismittelpunkt weg, senkrecht zur Bewegungsrichtung.
also so wie die Zentripetalkraft nur in die andere richtung?
Um zu bestimmen, ob die Aufhängung hält, müssen wir die maximale Belastungskraft berechnen, die auf das Seil während des Überquerens der Schlucht ausgeübt wird.
Die maximale Belastungskraft, die auf das Seil ausgeübt wird, entspricht der Gewichtskraft der Person, die durch die Beschleunigung des Schwerpunkts der Person während des Schwungs verstärkt wird. Da die Person als Punktmasse angesehen wird, kann die Gewichtskraft der Person mit der Formel F = m * g berechnet werden, wobei m die Masse der Person und g die Erdbeschleunigung ist.
Die Beschleunigung des Schwerpunkts der Person während des Schwungs kann mit der Formel a = 2 * h * g / L^2 berechnet werden, wobei h die Höhe des Falles des Schwerpunkts der Person ist, g die Erdbeschleunigung und L die Länge des Seils.
Da die maximale Belastungskraft die Summe von Gewichtskraft und die Beschleunigungskraft ist, kann die maximale Belastungskraft mit der Formel F = m * g + m * a berechnet werden.
Mit diesen Angaben und Formeln kann man die maximale Belastungskraft berechnen:
F = m * g + m * a = 70 kg * 9.81 m/s^2 + 70 kg * (2 * 0.75m * 9.81 m/s^2 )/10m^2 = 873.97 N
Da die maximale Belastungskraft 873.97 N beträgt, die maximale Belastungskraft des Seils 800 N ist, die Aufhängung hält nicht.
danke für deine ausführliche Antwort. Aber wie kommt man auf die Formel der Beschleunigung?
Die Antwort hat nicht er geschrieben sondern ChatGPT. Und die Antwort ist falsch und ergibt auch nicht einmal Sinn.
in welche richtung wirkt die Fliehkraft? und warum genau wirkt sie? und wie berechnet man sie?