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Arbeit berechnen

Frage: Arbeit berechnen
(6 Antworten)


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In dieser Aufgabe muss ich die Arbeit ausrechnen, ich weiß aber nicht, wie ich hier vorgehen soll:

Ein Wagen mit der Masse 30 kg wird auf einer 30° geneigten Bahn 100m hochgezogen.
Wie groß ist die Arbeit, um den Wagen hochzuziehen bei einer Reibungszahl von 0,05?

Hangabtriebskraft= 150N
Normalkraft= 260N
Reibungskraft= 13N

sinα = 0,5
cosα = 0,866

Danke im Voraus!
Frage von Cheburaschka (ehem. Mitglied) | am 17.01.2010 - 18:44


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Antwort von Franky1971 | 18.01.2010 - 09:45
Betrachte das Bild
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/0/04/Schiefe_ebene_4_.png

Die Berechnung von Fg (Gewichtskraft) dürfte keine Problem sein:
Fg = m * g = 30kg * 9.81m/s² = 294.3N (N = kg*m/s²)

...
dann Kräftezerlegung von Fg in Fgh und Fgn (siehe Bild!):
Fgn = -Fn (Normalkraft) = Fg * cos(30°)
Fgh = Fh (Hangabtriebskraft) = Fg * sin(30°)

Fr (Reibungskraft) = Fn * Reibungszahl = Fn * 0.05

Um den Gegenstand nun hochzuziehen, musst Du die Kräfte Fh und Fr überwinden.

Die Arbeit muss über die Formel W_pot = m * g * h bestimmt werden.
Bestimmung der Höhe h: h = s * sin(30°)
mit m*g = Fr + Fh
ergibt sich: W_pot = (Fr + Fh) * s * sin(30°)


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Antwort von Cheburaschka (ehem. Mitglied) | 18.01.2010 - 17:59
Bei der Berechnung der Arbeit soll die Reibunskraft nicht berücksichtigt werden.

So habe ich die Arbeit nun aus gerechnet:

geg. s = 100m Fg = 294,3N

h = 100m * sin(30°) = 50m

W_pot = Fg * h = 294,3N * 50m = 14,7 kJ


Ist das nun richtig gerechnet? In der Musterlösung sind es nämlich 16,3 kJ


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Antwort von Franky1971 | 19.01.2010 - 11:08
sorry, ist natürlich absoluter quatsch, was ich da geschrieben habe ... für die Berechnung von W_pot sind natürlich nur die senkrecht nach unten wirkenden Kräfte relevant ... ich habe aus versehen die parallel zum Weg auswirkenden Kräfte genommen.

Also nochmal (ist ja nur zur Übung ;-)):
W_pot = (Fg + Fr * sin(30))*h wobei Fr * sin(30) die senkrechte Komponente von Fr ist (Fr = Fg * cos(30°) * 0.05)

W_pot = (Fg + Fr * sin(30))*h = (Fg + (Fg * cos(30°) * 0.05 * sin(30)))*h

W_pot = Fg * (1 + cos(30°) * 0.05 * sin(30)) * h

W_pot = 294.3N (1 + 0.0217) * 50m = 15034 Nm = 15034 J = 15.034 kJ

wenn Du willst, kannst Du nun Fr weglassen, oder auch nicht

ich wüsste nicht, wie man es sonst rechnen könnte, denn die kinetische Energie kann ich nur berechnen, wenn die Geschwindigkeit bzw. die Zeit bekannt ist


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Antwort von Franky1971 | 19.01.2010 - 11:39
nochmal ...

W_pot = Fg * h

W_pot = 294.3N * 50m = 14715 Nm = 14715 J = 14.715 kJ

aber nun kommt noch die Reibungs-Arbeit hinzu!

W_r = Fr * s = Fg * cos(30°) * 0.05 * 100m = 1274 Nm = 1274 J = 1.274 kJ

W_ges = W_pot + W_r = 15.989 kJ

... wenn Du das ganze nun mit g = 10m/s² anstatt mit 9.81m/s² rechnest, dann kommst Du auf W_ges = 16.299 kJ


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Antwort von Franky1971 | 19.01.2010 - 11:41
... an manchen Tagen braucht man einfach ein bisschen länger


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Antwort von Cheburaschka (ehem. Mitglied) | 25.01.2010 - 20:34
Vielen Dank für deine Hilfe !

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