[Physik] Implus



  • Hi,
    Hab gerade ein paar Aufgaben zum Impuls durchgerechnet und kam, bei bis auf einer Aufgabe auch immer auf die richtige Lösung. Bei der Aufgabe will ich nun wissen, was ich falsch gemacht habe, also hier die Aufgabenstellung:

    Auf einem zunächst ruhendem Schienenwagen (130kg) steht ein Mann (65kg). Neben ihm auf dem Wagen liegen zwei Steine von je 5 kg Masse. 
    a) Der Mann stösst den einen Stein 0,25s lang mit der Kraft 80 N horizontal nach vorn aus dem Wagen. /*diverse Fragen die ich alle richtig hatte*/
    b) Der Mann stösst auch noch den zweiten Stein 0,25s mit 80N nach vorn aus dem Wagen. Welche Geschwindigkeit haben der zweite Stein und der Wagen unmittelbar nach dem zweiten Stoß? (Bezogen auf die ruhende Umgebung)
    

    Wie gesagt, es geht Schwerpunktmäßig um den Impuls; Kraft und Beschleunigung spielen aber auch eine Rolle.

    Bei einer anderen Aufgabe (mein Ergebnis ist richtig) bräuchte ich mal eine Absicherung, dass ich richtig gedacht habe 🙂

    Eine Rakete startet senkrecht nach oben und braucht 5,607s um ihren höchsten Punkt zu erreichen und hat eine Startgeschwindigkeit von 55 m/s.Wie hoch liegt dieser Punkt über dem Boden?
    

    Die Lösung habe ich mit der Formel für die Wegstrecke einer Beschleunigung ausgerechnet(s = 0,5*a*t²), da die Rakete eine Startgeschwindigkeit von 55m/s hat und aufgrund der Erdanziehung immer langsamer wird und daher eine negative Beschleunigung erfährt.
    Ist dieser Satz als Beweis korrekt/machbar oder gibts da Lücken in meiner Idee? Normalerweise müsste ich doch eine negative Beschleunigung durch -a ausdrücken, aber dann stimmt die Rechnung nicht mehr, weil die Rakete schließlich vom Boden weg fliegt und nicht darauf zu, wobei das Vorzeichen in dem Fall auch wieder frei wählbar wäre oder?

    Danke!



  • Pille456 schrieb:

    Bei einer anderen Aufgabe (mein Ergebnis ist richtig) bräuchte ich mal eine Absicherung, dass ich richtig gedacht habe 🙂

    Eine Rakete startet senkrecht nach oben und braucht 5,607s um ihren höchsten Punkt zu erreichen und hat eine Startgeschwindigkeit von 55 m/s.Wie hoch liegt dieser Punkt über dem Boden?
    

    Die Lösung habe ich mit der Formel für die Wegstrecke einer Beschleunigung ausgerechnet(s = 0,5*a*t²), da die Rakete eine Startgeschwindigkeit von 55m/s hat und aufgrund der Erdanziehung immer langsamer wird und daher eine negative Beschleunigung erfährt.
    Ist dieser Satz als Beweis korrekt/machbar oder gibts da Lücken in meiner Idee? Normalerweise müsste ich doch eine negative Beschleunigung durch -a ausdrücken, aber dann stimmt die Rechnung nicht mehr, weil die Rakete schließlich vom Boden weg fliegt und nicht darauf zu, wobei das Vorzeichen in dem Fall auch wieder frei wählbar wäre oder?

    Danke!

    Ja, das ist richtig. man kann die aufgabe auch anders ausdrücken, und zwar in dem man nicht die rakete hochschießt, sondern aus der ruhelage aus höhe h 5,607 sekunden herunterfallen lässt. wenn sie unten auftrifft, hat sie h = 1/2 * 9,81m*s^-2 * 5.607 sekunden = 154,21 m zurückgelegt. Es kommt aufs gleiche raus, ob du was von oben herunterfallen lässt oder von unten hochschießt, die Bewegung ist dann bloß genau andersherum. Deshalb auch das 'falsche' Vorzeichen. Aber das mit dem Vorzeichen gibts in der Physik häufiger, mann muss halt wissen, was man rechnet und dann überlegen, ob man jetzt das Vorzeichen braucht oder nicht.

    Was mich allerdings wundert ist, dass die Flugzeit angegeben ist. Die kann man sich mit t = v/a -> t = 55m*s^-1 / 9,81m*s^-2 = 5,607 ganz leicht selbst ausrechnen.



  • Pille456 schrieb:

    Hab gerade ein paar Aufgaben zum Impuls durchgerechnet und kam, bei bis auf einer Aufgabe auch immer auf die richtige Lösung. Bei der Aufgabe will ich nun wissen, was ich falsch gemacht habe, also hier die Aufgabenstellung:

    Auf einem zunächst ruhendem Schienenwagen (130kg) steht ein Mann (65kg). Neben ihm auf dem Wagen liegen zwei Steine von je 5 kg Masse.
    a) Der Mann stösst den einen Stein 0,25s lang mit der Kraft 80 N horizontal nach vorn aus dem Wagen. /*diverse Fragen die ich alle richtig hatte*/
    b) Der Mann stösst auch noch den zweiten Stein 0,25s mit 80N nach vorn aus dem Wagen. Welche Geschwindigkeit haben der zweite Stein und der Wagen unmittelbar nach dem zweiten Stoß? (Bezogen auf die ruhende Umgebung)

    Wie gesagt, es geht Schwerpunktmäßig um den Impuls; Kraft und Beschleunigung spielen aber auch eine Rolle.

    Dann erklär doch mal, was Du gemacht hast, weil einfach Vorrechnen bringt ja wohl nichts.



  • Zu der Rakete: Die Zeit war nicht angegeben, musste man schon selber herausfinden, aber ich wollte das alles ein wenig kürzen, da es mir um den Beweis ging - danke 🙂

    Also einfaches Vorrechnen würde mir schon was bringen, dann sehe ich ja wo mein Fehler ist, aber gut, dann werde ich mich mal bemühen die Rechnung hier vorzuführen:
    (nur zur Vervollständigung, bei a) wurde nach der Beschleunigung und Geschwindigkeit des Steines nach dem Stoß und der Geschwindigkeit des Wagens gefragt)

    //Stein
    p = F*t
    80N*0,25s = 20 (kg*m)/s
    20 (kg*m)/s : 5kg = 4 m/s
    80N/5kg = 16 m/s² // resultierend aus der Umstellung von F = m*a
    
    //Wagen
    p1+p2=p1'+p2'
    190kg*0m/s + 5kg*0m/s = 190kg*u1 + 5kg*4m/s => u1 = -0,1053 m/s
    
    Das war soweit alles richtig, nun zu b)
    Da sich die Kraft und die Dauer der Krafteinwirkung nicht geändert hat, sollte v = 4m/s bleiben, bei den Lösung steht jedoch v = 3,9m/s. Der zweite Wert ist dann aufgrund dieses Wertes auch falsch.
    


  • Du musst natürlich noch beachten, dass dir der Zug davonfährt wenn du das Bezugssystem in Ruhelage annimmst.
    Der Stein hat also -0,1... m/s und bekommt 4 m/s durch deinen Impuls dazu => 3,9 m/s
    Der Zug bekommt dann nochmal denselben Impuls in Gegenrichtung, gibt also IMHO ca. -0,2 m/s für den Zug.

    EDIT: Vorzeichenfehler 😛



  • hi,

    zwei allgemeine tipps:

    - beim vorzeichen ist es nützlich, sich vorher zu definieren (aufmalen, aufschreiben), in welche richtung die größen positiv sind und das konsistent durchziehen. rechnen, und sich hinterher überlegen welches vorzeichen es hat (haben wir zwar in der schule so gemacht) geht bei den komplizierteren sachen nicht so gut. es ist anzuraten, dass ableitungen von größen (also ort, geschwindigkeit, beschleunigung) in dieselbe richtung positiv sind, sonst kann man durcheinanderkommen.

    - falls ihr schon energie hattet: die raketenaufgabe lässt sich mittels energieerhaltung lösen: energie am boden 1/2*m*v^2 ist gleich energie am umkehrpunkt m*g*h. das hat den vorteil, dass du die zeit nicht ausrechnen musst. in diesem fall ist der unterschied im rechenaufwand nicht sehr groß, aber bei komplizierteren problemen kann der energieansatz eine erhebliche rechenerleichterung liefern. die energie ist mathematisch ein cooles (nichttriviales) konzept. besonders wenn man in klausuren nicht weiterkommt 😉 (natürlich muss die energie erhalten sein...)



  • @jucks: Hatten wir schon und jetzt wo du es sagst, wäre das echt vielleicht sogar etwas einfacher gewesen. Aber da es momentan primär um den Impuls als neues Phänomen geht, liegt es auf der Hand erstmal damit zu rechnen. Anner Uni ist das natürlich was anders, da kann man oft Aufgaben durch andere Gesetzte einfacher gestalten, aber anner Schule sind die Aufgaben ja oft auf ein Themenfeld zugeschnitten, sodass man die nutzbaren Formeln oft direkt einschränken kann.

    @YASC: Das war eine Antwort nach der ich suchte- danke 🙂


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