Wieso ist die Zentripetalkraft am obersten Punkt eines Loopings am größten?
Erreicht die Geschwindigkeit dort ihr Maximum oder was ?
3 Antworten
Wieso ist die Zentripetalkraft am obersten Punkt eines Loopings am größten?
Ist sie nicht.
Zentripetalkraft ist die Kraft, die dafür sorgt, dass ein Körper eine Kreisbahn beschreibt. Die ist im oberen Punkt am kleinsten. Aufgebracht wird sie durch die (vektorielle) Addition von Gewichtskraft und der Gegenkraft zur Normalkraft (also der Kraft, die die Fahrbahn auf das Auto ausübt.)
Erreicht die Geschwindigkeit dort ihr Maximum oder was ?
Ihr Minimum - folgt ganz einfach daraus, dass die Summe aus potentieller und kinetischer Energie konstant ist.
Was aber oben am größten ist, weil hier erstens die Zentripetalkraft ein Minimum hat und zweitens beide Kräfte parallel wirken: Die vektorielle Differenz (Gewichtskraft minus Zentripetalkraft) - im Normalfall ist diese negativ und die Differenz wird ausgeglichen durch die Kraft, die die Fahrbahn aufs Fahrzeug ausübt.
Wenn die Differenz größer 0 wird, begibt sich das Fahrzeug nach unten von der Fahrbahn weg, es fährt eine Abkürzung statt eines Kreisbogens, was ihm beim späteren Auftreffen auf die Fahrbahn schlecht bekommt.
Nein, weder noch.
Beide Annahmen sind falsch.
Die Zentrifugalkraft ist proportional zur Geschwindigkeit. Und da die Geschwindigkeit oben kleiner ist (ein Teil der Kinetischen Energie wurde zum Erreichen der oberen Position in Potentielle Energie umgewandelt) ist die Zentrifugalkraft am obersten Punkt des Loopings kleiner.
Demzufolge ist auch die Zentripetalkraft, die durch die Struktur des Loopng-Aufbaus auf das Fahrzeug ausgeübt wird kleiner (Actio = Reactio).
Am oberen Punkt wirken die zwei Kräft Fz und Fg in die gleiche Richtung (nach unten). ABER die Fz ist kleiner als an anderen Stellen des Loopings, da die Geschwindigkeit nach oben hin abnimmt.
Die Zentripetalkraft ist für einen Beobachter außerhalb des Loopings von Bedeutung, während die Zentrifugalkraft für die Mitfahrenden von Bedeutung ist. Beachte, dass die beiden Kräfte alternativ zu verwenden sind. Sie sind gleich groß, aber entgegengesetzt.