Welches Seil reißt zuerst?
Eine schwere metallkugel wird an einem Stativ über einen Faden aufgehangen. Unten an der metallkugel hängt ein weiterer Faden.
zieht man langsam am unteren Faden, so reißt der obere Faden. Zieht man schnell am unteren Faden, so reißt der untere Faden zuerst.
wie kann man das begründen? Also ich weiß es hat mit der Trägheit der Kugel zu tun, aber wie kann man es genau erklären vielleicht sogar mit eingezeichneten Kräften?
3 Antworten
https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-bewegungsaenderung/versuche/welche-schnur-reisst
Dort findest du neben der Versuchsdurchführung und dem Aufbau auch die Erklärung.
Gleichgewichtsbedingung:Die Summe aller Kräfte in eine Richtung ist zu jedem Zeitpunkt gleich NULL.
1) zuerst eine Zeichnung mit der Masse m machen und einem x-y-Koordinatensystem
2) dann alle Kräfte an der Masse antragen mit der richtigen Wirkrichtung
3) aus der Zeichnung dann die Formel für die Gleichgewichtsbedingung anschreiben
Aus der Zeichung ergibt sich.
Ff1-Ff2-Fg+F=0
Ff1=Ff2+Fg-F=Ff2+m*g-m*a
Ff1=Ff2+m*(g-a) mit g<a ist Ff1<Ff2
Ff1=Seilkraft oberhalb der Masse ist positiv und zeigt in positiver y-Achse
Ff2=Seilkraft unterhalb der Masse ist negativ und zeigt in negativer y-Achse
g=9,81 m/s² ist die Erdbeschleunigung und zeigt zum Erdmittelpunkt (ist negativ)
F=m*a ist die Trägheitskraft und ist positiv und wirkt nach oben in positiver y-Achse
Hinweis: Ist g>a so reißt der obere Faden,weil dann Ff1>Ff2 ist
Die Fädem sind ein wenig dehnbar, wir haben also auch elastische Kräfte neben Gewichtskraft und Trägheitskraft.
Diese elastische Kraft ist es auch, die den Faden zerreißt, wenn sie zu groß wird.
siehe meinen Beitrag
Die Belastung des oberen Fadens ist abhängig von der Beschleunigung der Kugel.
ist g<a dann wird der obere Faden geringer belastet,als der untere Faden.
F=m*a=Trägheitskraft und wirkt entgegen der Bewegungsrichtung
F=m*a will,das die Kugel im "Ruhezustand" bleibt.