derbestetim
26.08.2015, 17:38
Wie löst man diese Aufgabe zum Thema kinetische Energie?

Ich habe folgende Aufgabe nicht lösen können: Ein Mann, welcher die Masse m hat (z.B 100kg), steht in einem Zug, welcher 30m/s schnell fährt. Die Geschwindigkeit des Mannes relativ zum Zug ist also am Anfang gleich 0m/s. Nun beschleunigt der Mann auf 5m/s und sprintet sozusagend im Zug. Wie hoch ist die Energie, die er zum Beschleunigen benötigt.

Die Standartformel ist hier: E = m/2 * v^2 (also m-halbe mal v-Quadrat)

Aber wie löst man die Aufgabe?

Die erste Variante war folgende: E = E2 - E1 = m/2 * (35m/s)^2 - m/2 * (30m/s)^2

Die zweite Variante: E = m/2 * (35m/s - 30m/s)^2

Erst bei genauerem Hinsehen erkennt man den kleinen Unterschied. Welche Variante ist die richtige??? Vielen Dank schon mal im Vorraus für eure Antworten!!!

 ...zum Beitrag
Antwort
von derbestetim
26.08.2015, 18:18

Vielen Dank erstmal für die Antwort.

Ja, das dachte ich auch, bis ich belehrt wurde: Der Zug muss ja auch erst auf seine Geschwindigkeit gebracht werden. Danach rennt der Mann los. Die Energie, die der Mann beim Losrennen braucht muss also die Differenz aus der Gesamtenergie (m/2 * (35m/s)^2) und der "Anfangsenergie" (m/2 * (30m/s)^2) sein.

Jedoch habe ich mit der Lösung auch mein Problem: Es gibt ja für die Geschwindigkeit unterschiedliche Bezugssysteme. Aber für alle Bezugssysteme ist ja die Energie, welche der Mann zum Beschleunigen braucht, gleich. Wenn man jetzt zwei unterschiedlich Bezugssysteme nimmt, kommt man auf unterschiedlich Lösungen: 1. System: Erde, 2.System: Zug (mit Geschwindigkeit 30m/s gegenüber der Erde). Man rechne: Für das erste System kommt man für die Beschleunigung auf eine Energie von (masse = 100kg) 16250 Joule, für das zweite auf (Beschleunigung von 0 auf 5m/s) 1250 Joule. Jedoch ist das für mich sinnlos.

Bei der anderen Variante muss man zuerst die Differenz der Geschwindigkeit ausrechnen: 35m/s-30m/s=5m/s-0m/s=5m/s; was ja daraus erkenntlich für alle Bezugssysteme gleich ist. Wenn man nun damit rechnet, kommt man also für alle Bezugssyteme auf den gleichen Energiebetrag: 1250J. Das wäre für mich auch die sinnvollere Variante!

Was denkt ihr darüber?

 ...zur Antwort