Zugspannung Frage (Physik)?

Bild 1 - (Schule, Mathe, Mathematik) Bild 2 - (Schule, Mathe, Mathematik)

4 Antworten

Gleichgewichtsbedingungen der Statik

1.Die Summe aller Kräfte in einer Richtung ist gleich Null

2. Die Momente (Drehmomente) ist an jeden beliebigen Punkt gleich Null

zu a. hier liegt nur die Gewichtskraft Fg=m*g und die Seilkraft Fs vor

Gleicgewichtsbedingung Fg+Fs=0 ergibt Fs=-Fg=-m*g

Hinweis : Eine Kraft ist eine "gerichtete Größe" (Vektor),die durch einen Pfeil dargestellt wird.Die Länge des Pfeils gibt den Betrag (Wirkung) an und die Pfeilspitze die "Wirkrichtung".

Fs= - Fg das Minuszeichen vor Fg gibt an,dass Fg entgegen der Kraft Fs wirkt.

zu b: Hier ist nur eine Umlenkrolle vorhanden . Fs+Fg=0 also Fs=- Fg=m*g

Die Kraft Fs=- Fg wird nur durch die Rolle umgelenkt

zu c. Gleichgewichtsbedingung Fs1+Fs2=0 ergibt Fs1=- Fs2 mit Fs1=Fs2=F

F=-F hier wirken 2 gleich große Kräfte in entgegengesetzter Richtung.

Es gilt das Prinzip "Actio" gleich "Reaktio"

Das System bewegt sich nicht und befindet sich im "Gleichgewicht"

zu den Affen

1. Schritt : Ein x-y-koordinatensystem zeichnen

2.Schritt :Wir lassen das System frei schweben

3.Schritt : Wir legen die Bewegungsrichtung fest. Da mp=15 kg (Paket) und ma=10 kg (Affe)  ist ,würde sich das Paket nach unten bewegen.Das ist dann die Bewegungsrichtung.

der Affe  Fs+Fa+ma*a=0  ergibt Fs-Fag-ma*a=0 ergibt

1. Fs=Fag+ma*a

Fs Seilkraft zeigt nach oben (positiv)

Fag=ma*g Gewichtskraft des Affen ,zeigt nach unten (negativ)

ma*a Beschleunigungskraft des Affen,wirkt entgegen der Bewegungsrichtung

das Paket Fs+Fpg+mp*a=0 ergibt Fs-Fpg-mp*a =0

2. Fs=Fpg+mp*a

Fs Seilkraft zeigt nach oben (positiv)

Fpg=mp*g Gewichtskraft des Pakets zeigt nach unten (negativ)

mp*a Beschleunigungskraft des Pakets zeigt entgegen der Bewegungsrichtung nach oben (positiv)

1. und 2. gleichgesetzt

Fag+ma*a=Fpg-mp*a ergibt (ma+mp)*a=Fpg-Fag

a=(15*9,81 - 10 *9,81)/(10+15)=1,962 m/s^2

Lösung : Bei einer Beschleunigung des Affen von a=1,962 m/s^2 befindet sich das System im Gleichgewicht.Beschleunigt der Affe schneller als a=1,962 m/s^2,so wird das Paket angehoben.

MERKE : Die Beschleunigungskraft F=m*a wirkt immer entgegen der "Bewegungsrichtung"

Es muss immer ein x-y-Koordinatensystem festgelegt werden,damit man die wirkenden Kräfte mit den richtigen Vorzeichen eintragen kann.

Sind die Vorzeichen der Kräfte falsch eingetragen,so führt das zu einen falschen Ergebnis.

Bei Aufgabe 2. Habe ich schon alles hingekriegt, nur Aufgabe d) nicht

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@ThenextMeruem

Die Aufagbe mit den Affen ist etwas verwirrend.

Es bewegt sich nichts ,dann gilt Fs=mp*g und Fs=Fag+ma*aa

Index a steht für Affe

Index p für Paket

gleichgesetzt

mp*g=ma*g+ma*aa ergibt

aa=mp*g-ma*g)/ma=15*9,81-10*9,81)/10=4,905 m7s

Probe : Fs=mp*g=ma*g+ma*aa ergibt

15*9,81=10*9,81+10*4,905 ergibt 147,15 N=147,15

also muss der Affe mit einer Beschleunigung von a>4,905 m/s^2 hochklettern,damit das Paket abhebt.

Lässt man aber das System frei schweben und der Affe klettert nicht,so wird der Affe mit einer Beschleunigung von a=1,962 m/s^2 nach oben gezogen

Bewegt sich das System nicht,so gilt Fs=mp*g=15*9,82=147,15 N

Die mechanische Spannung ist definiert als sigma(zug)=F/A

sigma= griechischer Buchstabe

Index (zug) ist Zugspannung

also Kraft in N (Newton) pro Flächeneinheit mm^2 (Quadratmillimeter)

Für die Zugspannung,braucht man also die Seilkraft Fs in N und die

Querschnittsfläche des Seils

Frage:Soll der Affe nun so schnell hochklettern (beschleunigen),dass das Paket angehoben wird?

Wenn ja ,dann muss der Affe mit minstesten a=4,905 m7s^2 beschleunigen.

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Wie soll sich die Kraft bei C denn Addieren?
C ist doch genau gleich zu b, nur dass die Gegenkraft nicht durch den Anker in der Mauer geliefert wird, sondern durch einen anderne gleichschweren Gegenstand. Stell dir vor du ersetzt die Mauer durch einen auf dem Boden stehenden Eimer Wasser.
Jetzt entnimmst du dem Eimer langsam soviel Wasser bis Eimer + Wasser die Masser der Wurst haben. Der Eimer steht nun nur noch optisch auf dem Boden, er übt keine Druckkraft mehr auf den Boden aus, denn seine Gesamte Masse wird von der Wurst hochgezogen.
Ich könnte nun also den Boden unter dem Eimer entfernen oder?
Warum sollte nun in dem Moment wo ich den Boden Wegnehme sich Kraft im Seil verdoppelt werden?

zu 2)
der Affe muß die Zugkraft (nicht Zugspannung - bitte die richtigen Begriffe benutzen F=15*g (mindesten !, das ist die Frage der Aufgabe) einbringen +x, damit sich der Eimer abhebt.
10*(g+a)>15*g
a=0,5*g

Hier geht es aber um Aufgabe d)

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