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kräfte und winkel

Frage: kräfte und winkel
(15 Antworten)

 
hallo,

ich komme mit folgender aufgabe nicht so ganz zurecht:

skizziert ist ein wandhaken, der in einer horizontalen längsachse durch gestrichelte linien geteilt ist.
an dem haken greifen 2 kräfte an: F1 = 11,5 kN mit einem winkel von α1 = 60° (auf der oberen hälfte) sowie F2 = 8kN mit einem winkel von α2 = 80° (auf der unteren hälfte)

a) wie groß ist die resultierende Fr?

mit dem kosinussatz bekomme ich 7,44 kN heraus.

b) welchen winkel αr bildet Fr gegen die horizontale?

da stehe ich auf dem schlauch. auch skizzieren bringt mich momentan rein gar nicht weiter...
GAST stellte diese Frage am 28.12.2011 - 16:59

 
Antwort von GAST | 29.12.2011 - 12:07
wenn du deine pfeile aneinanderzeichnest, dann ist deine resultierende in der richtigen länge und im richtigen winkel


du musst den fuß des einen pfeils an die spitze des anderen machen. reheinfolge egal

die resultierende geht dann von fuß_pfeil1 zu spitze_pfeil2

der rest ist geometrie / trigonometrie

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 16:49
sorry, das hilft mir aber leider nicht weiter. wie gesagt, skizziert habe ich es schon, trotzdem finde ich keinen geometrischen bzw. trigonometrischen ansatz, um den winkel auszurechnen.


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Antwort von v_love | 30.12.2011 - 16:51
am besten lädst du mal die skizze hoch, so kann man mit den angeben nicht viel anfangen, insbesondere ist nicht ganz klar, was für winkel das sind.

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 16:59

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 17:00
verdammt...2. versuch:

http://s14.directupload.net/file/d/2754/tsvlwwa6_jpg.htm


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 30.12.2011 - 17:44
ich hätte das ganze so gelößt, aber bekomme leider nicht den genauen wert für den Winkel raus.. ka wieso:
http://s1.directupload.net/file/d/2754/x56pmb96_jpg.htm

Hoffe, es hilft dir

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 18:03
danke, bleibt nur noch eine frage offen: wie kommt man von F1 und F2 und deren winkel auf Frx und Fry? gibt`s da irgendeinen satz, den man kennen muss oder wie bist du darauf gekommen?


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Antwort von v_love | 30.12.2011 - 18:10
generell kann man jede kraft F aus R² wie folgt darstellen: F=cos(alpha)*e_x+sin(alpha)*e_y, wobei der winkel alpha zur der achse gemessen wird, die durch e_x aufgespannt wird, und (e_x,e_y) ein orthonormales rechtsystem ist.

so schreibt man beide kräfte und addiert sie dann komponentenweise, dadurch bekommt sofort winkel (zur x-achse) und betrag der resultierenden kraft.


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 30.12.2011 - 18:11
Das was ich da rechne oben sind einfach die Summe der Kräfte in x-Richtung und in der 2. Rechnung die Summe der Kräfte in y-Richtung und das löse ich jeweils nach Frx bzw. Fry auf (siehe auch die Pfeile vor den Rechnungen für die Richtung der betrachteten Koordinate). Nennt sich "Kräftesatz"

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 18:35
Zitat:
generell kann man jede kraft F aus R² wie folgt darstellen: F=cos(alpha)*e_x+sin(alpha)*e_y, wobei der winkel alpha zur der achse gemessen wird, die durch e_x aufgespannt wird, und (e_x,e_y) ein orthonormales rechtsystem ist.

so schreibt man beide kräfte und addiert sie dann komponentenweise, dadurch bekommt sofort winkel (zur x-achse) und betrag der resultierenden kraft.


danke, sowas hab ich mir schon fast gedacht ;) nun gibt es aber 3 unbekannte, nämlich alpha (sowieso), und um alpha herauszubekommen: e_x und e_y (bzw. Frx und Fry).

anscheinend muss ich Frx und Fry irgendwie über F1 und F2 herausbekommen. wie ich das allerdings machen soll, ist mir dennoch unklar...wo muss ich denn erst mal was umformen? ein ausführlicher rechenweg wäre hilfreich.


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Antwort von v_love | 30.12.2011 - 18:40
e_x kannst du frei wählen (natürlich sollte man das möglichst geschickt wählen), dann ist e_y (durch meine forderung) eindeutig festgelegt.

wenn du das erst mal gewählt hast, ist auch alpha bekannt. (z.b. alpha=60° bei einer bestimmten wahl des BS)

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 18:41
Zitat:
Das was ich da rechne oben sind einfach die Summe der Kräfte in x-Richtung und in der 2. Rechnung die Summe der Kräfte in y-Richtung und das löse ich jeweils nach Frx bzw. Fry auf (siehe auch die Pfeile vor den Rechnungen für die Richtung der betrachteten Koordinate). Nennt sich "Kräftesatz"


wieso verläuft eine kraft in x-richtung wenn ich sie mit dem cos(winkel zur achse) multipliziere? und in y-richtung wenn ich sie mit dem sinus multipliziere? anscheinend ist ja der rechnerische ansatz dafür F=cos(alpha)*e_x+sin(alpha)*e_y oder nicht?


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Antwort von v_love | 30.12.2011 - 18:49
"wieso verläuft eine kraft in x-richtung wenn ich sie mit dem cos(winkel zur achse) multipliziere?"

das habe ich nicht behauptet ...

"anscheinend ist ja der rechnerische ansatz dafür F=cos(alpha)*e_x+sin(alpha)*e_y oder nicht?"

ja, und dann kriegst du für die res. kraft bei bestimmter wahl des BS: F=(11,5cos(60°)+8*cos(80°)|11,5*sin(60°)-8*sin(80°))N.

 
Antwort von GAST | 30.12.2011 - 19:33
gut, so langsam hab ichs verstanden. muss nur noch verdaut werden... danke nochmals ;)


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 30.12.2011 - 20:28
"wieso verläuft eine kraft in x-richtung wenn ich sie mit dem cos(winkel zur achse) multipliziere? und in y-richtung wenn ich sie mit dem sinus multipliziere?"
Das hängt vom System ab und gilt hier. Durch den cosinus-Anteil der Kraft mit dem gegebenem Winkel betrachtest du aber nur den Anteil der Kraft, der in x oder y-Richtung wirkt.
Angenommen der F1-Winkel ist 0°, dann wirkt F1 voll in x-Richtung (hier horizontal) und cos(0°) ist nunmal 1, also F1*cos(0°)=F1. Durch den Winkel wirkt die Kraft aber nur zum Teil in x-Richtung.
Für die y-Richtung gilt das gleiche, nur ist es hier andersherum. Wenn der Winkel 0° ist, wirkt die Kraft gar nicht in y-Richtung, also ist sin(0°)*F1=0 für die y-Richtung.

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