Eine Physikaufgabe

[Fridolin-Gerhard]

Hi ihr freaks

Hoffe mal es hat jemand von euch mal im Pyhsikunterricht aufgepasst und kann mir helfen. Also hier mal die Aufgabe:
Wenn man ein Gewicht(sagen wir jetzt mal 50 kg) an einem Seil festbinden würde und es z.B. 5 m von einer Brücke(oder was auch immer) runterwerfen würde wiviel kg müsste das Seil dann aushalten?
Kann mir möglicherweise jemand sogar die Formel sagen wie man das berechnet?
Wäre echt sehr hilfreich

 

[Maffe]

Hmm....hab zwar seit der Hauptschule kein Physik mehr gehabt, aber ich denke du musst die Fallgeschwindikeit kennen um da weitermachen zu können.

Ich schätze das die Fallgeschwindigkeit bei allen Gegenständen in etwa gleich ist(mal ausgenommen von Federn, etc.) denn da gab es mal ein Experiment bei dem man einen Apfel und eine Bowlingkugel auf ein Brett legte und dieses in zwei Metern Höhe anbrachte. Als man das Brett entferne vielen beide Gegenstände gleich schnell zu Boden, obwohl die Bowlingkugel bei weitem schwerer war...

Mfg

Maffe

 

[Ehemaliger_User]

F = m * a

a ist in dem Fall die Erdbeschleunigung g (9,81 m/s2)

=> F = m * g

=> F = 500N * 9,81 m/s2

F = 4905 N



Hihi, ich habe in der letzten Physikarbeit, bei der es gerade um dieses Thema ging, 6 Punkte geschrieben.

 

[Ehemaliger_User]

Ach ja, wenn du die 5m mitberechnen willst (bringt aber nichts):

s = a/2 * t2

t2 = s/a/2

t2 = 5m/4,905

t2 = 1,019 s2


v = a * t

v = 9,81 m/s2 * 1,009 s

v = 9,90 m/s

So erfährst du also nur die Zeit und Geschwindigkeit, die dir aber nichts mehr bringen. Egal, die Lösung ist ja da (ich hoffe mal, dass sie stimmt).

 

[Fridolin-Gerhard]

Naja schonmal danke für die Antworten.
@ EVO

=> F = m * g

=> F = 500N * 9,81 m/s2

F = 4905 N

Was bedeutet das 4905 N? N ist doch Newton oder? Wollte eigentlich wissen wie viel kg das Seil aushalten sollte.

Kann sein das ich die Frage undeutlich gestellt hab also hier mal ne genauere Erklärung was ich meinte:
1) Die Höhe von der Brücke ist scheißegal. Nehmen wir mal an sie ist 2 km hoch.

Also wenn ich das 50 kg Gewicht runterschmeiße (Oben an der Brücke mit dem Seil festgebunden) und das Seil 5 m lang ist wird das Gewicht also 5 m nach unten fliegen (logisch oder*g*).
Und jetzt das Problem: Wenn man das Gewicht normal an das Seil hängen würde müsste es ja nur 50 kg aushalten.
Aber durch den Flug (freier Fall) wird das Gewicht ja beschleunigt und das Seil muss dass Gewicht dann von meheren kmh auf 0 kmh abremsen. Also sollte das Seil doch um einiges mehr als 50 kg aushalten oder?
Also meine Frage: Wieviel Kilogramm muss das Seil aushalten können das es nicht reißt

 

[fletcher]

newton rechnest du über den ortsfaktor( in münchen g=9,81 n/kg) in kilo um.
müsste man nicht die geschwindigkeit in Ekin um rechnen?

 

[captainfuture]

1 kg = 9,807 N
1 N = 0,102 kg

vorsicht ist dabei bereits geboten, weil kg keine gewichts-, sondern masseneinheit ist und wenn ich mich nicht völlig irre, gilt die obige umrechnung nur auf der erde.

 

[WzP]

naja, ich glaube, die Rechnung ist zwar richtig aber das Thema ist verfehlt...
denn durch die Fallbeschleunigung, bei der die Höhe der Brücke sehr wohl was ausmacht (je höher desto schnell), vergrössert sich die wirksame Kraft, die bei einem Abbremsen auftritt um ein vielfaches!

Bin jetzt aber auch zu faul zum nachsehen... ihr macht das schon

 

[Luina]

Wofür möchtest du das eigentlich wissen
Nur mal so eine Frage...

 

[Trasher]

F = m * a

a ist in dem Fall die Erdbeschleunigung g (9,81 m/s2)

=> F = m * g

=> F = 500N * 9,81 m/s2

F = 4905 N



Hihi, ich habe in der letzten Physikarbeit, bei der es gerade um dieses Thema ging, 6 Punkte geschrieben.

Die Annahme, das Gewicht würde mit 9,81m/s² verzögert, ist falsch.
Es kommt auf die Dehnbarkeit deines Seiles an, wie stark es das Gewicht beim Straffen abbremst und wieviel Kraft es infolgedessen abhalten muss.
Nimmst du ein Gummiseil, wird das Gewicht weniger rasch abgebremst und laut Formel F=m*a wirkt dann auch eine geringere Kraft auf das Seil.
Nimmst du hingegen einen starren Strick wirkt eine viel höhere Kraft.

So pauschal kann man deine Frage also gar nicht beantworten.

Lediglich die Energiemenge, die dein Seil absorbieren muss läßt sich berechnen.

[EDIT] Deswegen ist es auch gesünder, mit 100km/h in einen Heuhaufen zu rasen als gegen eine Mauer...

 

[fletcher]

also ich krieg raus:

geg:
h= 5m
m= 5okg
g=9,81n/k
a=9,81m/s2

ges:
M(masse die das seil halten muss)

v=a/2*t²

=> v=9,9m/s

Ekin=1/2*m*v²
E=2450n

=> M=2450n/9,81m²/s²=249n/kg*m²/s²=249kg!!

könnte stimmen muss aber nicht.habe zwar bis jetzt 1- aber nur durch glück.

 

[Boddhisatva]

m=50kg
h=5m
g=9,81 N/kg

h=g/2 t^2
t=(2h/g)^0,5
t=~1s
v=~9,81m/s
p=mv
p=490,5 Ns =~5*10²Ns

 

[fletcher]

wer sagt uns jetzt was richtig ist???kennt jemand einen physiklehrer?

 

[Trasher]

Der Ansatz zur Lösung dieser Aufgabe ist meiner Meinung nach folgender:

Die gesamte potenzielle Energie des Gewichtes wird in die Energie einer gespannten Feder (Seil) umgewandelt.

Epot=m*g*(h+s) ===> Epot=0.5*Fe*s
(m..Masse des Gewichtes, g..Fallbeschleunigung, h..Fallhöhe, s..Dehnungsweg der Feder, Fe..Maximale Kraft auf die Feder)

Gleichsetzen, nach Fe auflösen:

Fe=2*m*g*(h+s)/s

Da zusätzlich zur Beschleunigungskraft auch noch die Gewichtskraft wirkt, wird diese noch draufaddiert:

Fe=2*m*g*(h+s)/s+m*g

Um auf eine der Kraft äquivalente Masse zu kommen, lösen wir zunächst Fe auf und dividieren dann das g auf die rechte Seite:

me*g=2*m*g*(h+s)/s+m*g |:g

me=(2*m*g*(h+s)/s+m*g)/g

Jetzt können wir noch ein wenig kürzen

me=2*m*(h+s)/s+m

m..Masse des Gewichtes in kg
h..Fallhöhe des Gewichtes in m
s..Dehnungsweite des Seils in m

Bei einer Masse von 50 kg, einer Fallhöhe von 5 Metern und einer Seildehnung von 10 cm entspricht die Belastung des Seiles einem Gewicht von 5,15 Tonnen.

[EDIT]
Rechnung mit Vorsicht genießen, denn daß sich die Fallbeschleunigung herauskürzt erscheint mir ein wenig verdächtig...

 

[Fridolin-Gerhard]

man ich dachte net das das so schwer ist dachte da gäbs ne einfach formel. Naja von Phyik hab ich eh kein Plan. Aber 5,15 Tonnen lloooll
kann bestimmt net sein, ein ca 2 cm dickes seil hat ungefähr ne Tragkraft(oder wie das heißt) von 300 kg. Aber denke mir mal das ein 2 cm dickes Seil locker reichen sollte um n Gewicht von 50 kg aufzufangen.
249 kg könnt schon eher hinkommen find ich aber trozdem zimlich viel.
Trozdem thx für eure Hilfe
Und kennt zufällig jemand n Physik Forum

 

[Trasher]

Ähm?

Du kannst mir glauben, daß Felsklettern an einem Drahtseil relativ ungesund ist, weil ein Fangstoß mit bis zu 4 Tonnen ziemlich derb ist.

Und deine Vermutung, daß ein 2 cm dickes Seil nur 300 kg hält, einen 50 kg schweren Körper aus 5 Meter Höhe aber abfangen kann, ist ziemlich subjektiv und kaum realistisch.

Nimm mal an einem Kletterkurs teil. Du wirst dich wundern, was dort für Kräfte wirken!

[EDIT] Fang mal einen Kartoffelsack auf, den man dir aus 5 Metern Höhe zuwirft. (Bitte tu's nicht!!)

 

[Fridolin-Gerhard]

Naja ich will dir mal glauben scheinst davon ja um einiges mehr Ahnung zu haben als ich. Dachte nicht dass sich das Gewicht vervielfacht nur durch n 5 m hohen Fall. Naja aber wie schon voher jemand sagte es kommt wohl hauptsächlich auf die Dehnbargkeit des Seiles an.

 

[Ehemaliger_User]

F = m * a

a ist in dem Fall die Erdbeschleunigung g (9,81 m/s2)

=> F = m * g

=> F = 500N * 9,81 m/s2

F = 4905 N



Hihi, ich habe in der letzten Physikarbeit, bei der es gerade um dieses Thema ging, 6 Punkte geschrieben.

Die Annahme, das Gewicht würde mit 9,81m/s² verzögert, ist falsch.
Es kommt auf die Dehnbarkeit deines Seiles an, wie stark es das Gewicht beim Straffen abbremst und wieviel Kraft es infolgedessen abhalten muss.
Nimmst du ein Gummiseil, wird das Gewicht weniger rasch abgebremst und laut Formel F=m*a wirkt dann auch eine geringere Kraft auf das Seil.
Nimmst du hingegen einen starren Strick wirkt eine viel höhere Kraft.

So pauschal kann man deine Frage also gar nicht beantworten.

Lediglich die Energiemenge, die dein Seil absorbieren muss läßt sich berechnen.

[EDIT] Deswegen ist es auch gesünder, mit 100km/h in einen Heuhaufen zu rasen als gegen eine Mauer...

Nee, irgendwie verwechselst du da was. Die Höhe spielt tatsächlich keine Rolle, da zur Berechnung von F die Beschleunigung a wichtig ist, nicht die Geschwindigkeit. Es geht doch um die Kraft, die der fallende Körper hat, also die Kraft, die das Seil aushalten muss.

 

[MadCow]

F = m * a

a ist in dem Fall die Erdbeschleunigung g (9,81 m/s2)

=> F = m * g

=> F = 500N * 9,81 m/s2

F = 4905 N



Hihi, ich habe in der letzten Physikarbeit, bei der es gerade um dieses Thema ging, 6 Punkte geschrieben.

wenn du m gleich KRaft setzt ist es kein wunder das du 6 pkte hast :O

F = m wie Masse * a
F = 50kg * g


Trasher:

Erstmal die energie (eigentlich unwichtig ausser man will die temperatur des seiles danach , ausserdem ohne dehnung die ich noch nicht kenne):

Energie oben:

E-pot = mgh =2450J

Energie beim Auftrefen (nicht danach):

E-kin=0,5mv²

2ax=v² v=9,9m/s (zeitverschwendung das in den taschenrechner einzutippen, da oben proktischerweise eh das quadrat verlangt wird)

=> E-kin=2450J

Ok jetzt die Kraft bzw. das gewicht das das seil verkraften muss, mit dehnung:

Sagen wir das Seil dehnt sich 10 cm, d.h. der Körper muss in 10 cm von der Geschwindkeit die er hat auf 0 gebracht werden:

v = 9,9m/s
2ax = v² =>
a = v²/2x = (98,2m²/s²)/2*0,1cm = 490,5m/s²
F =m * a = 50kg * 490,5m/s² = 24525N
M = 24525N / 9,81m/s² = 2500kg =2,5 Tonnen

 

[Trasher]

Nee, irgendwie verwechselst du da was. Die Höhe spielt tatsächlich keine Rolle, da zur Berechnung von F die Beschleunigung a wichtig ist, nicht die Geschwindigkeit. Es geht doch um die Kraft, die der fallende Körper hat, also die Kraft, die das Seil aushalten muss.

Wie jetzt?

Während des freien Falls wirkt überhaupt keine Kraft auf das Seil.

Gesucht ist meiner Meinung nach die maximale Kraft, die das Seil beim Abfangen des Gewichtes erfährt, und die hängt sowohl von der Höhe als auch von der Seildehnung ab.