Fadenpendel Aufgabe

    Hi,

    Ich habe eine Aufgabe wo mir echt der Ansatz oder der nötige verstand fehlt bekommen, ich glaube letzteres :oops: vielleicht könnt ihr mir zu ein Ansatz verhelfen,Danke schoneinmal :P .

    Ein 2,15 m langes Fadenpendel hängt an einer 8 cm dicken wand. In der Wand Befindet sich eine Öffnung die s= 1,95m unter dem Aufhängepunkt des Pendels beginnt. Das Pendel wird nach B ausgelenkt, so dass sich der Pendelkörper h=45cm höher befindet als in Position A. Dann wird der Körper losgelassen.

    a) Berechnen Sie die Geschwindikeit mit der sich der Pendelkörper nach der Auslenkung durch A bewegt.

    b)Wie Groß ist die Geschwindigkeit die der Pendelkörper in Punkt C hat

    c)Berechnen sie die Geschw. mit der der Pendelkörper aud die andere seite der Wand trifft

    d) Wie groß muss die Auslenkungshöhe mindestens sein damit der Pendelkörper gegen die wand stößt?

    Hier schon mal eine Skizze=

    [Blockierte Grafik: http://img7.imageshack.us/img7/9898/unbenanntbja.jpg]

    Wichtig sind bei dieser Aufgabe vor allem wohl Erhaltungssätze. Die Geschwindigkeit durch den Punkt A liefert dir die Energieerhaltung (potenzielle in kinetische). Vom Punkt A zum Punkt C dürfte dann die Drehimpulserhaltung eine Rolle spielen.

    Hilft das schon?

    Okay ich fang mal der a) an:

    Das Pendel bzw. die Masse hat in der Höhe h die potentielle Energie

    Epot = m * g * h

    wobei m die Masse des Pendelkörpers und g die Erdbeschleunigung ist. Im Punkt A hängt der Faden genau grade herunter, sodass die Masse an diesem Punkt nur eine Geschwindigkeitskomponente in vertikaler Richtung hat. Die Energie ihrer Bewegung muss nach Energieerhaltung immer noch die gleiche sein, also gilt

    Epot = Ekin

    =>

    m*g*h = 1/2 * m * v²

    Jetzt kannst du einfach nach v auflösen und hast deine Geschwindigkeit am Punkt A.

    b)

    Hier kommt jetzt die Drehimpulserhaltung ins Spiel. Ich überlasse es ab hier bewusst dir, die nötigen Formeln rauszusuchen, beschreibe aber die Vorgehensweise:

    Ab Punkt A verkürzt sich im Prinzip dein Seil, sprich l wird kleiner. Der Drehimpuls vor der Verkürzung und danach muss nach Drehimpulserhaltung derselbe sein. Du schreibst also einfach in (in Formeln):

    Drehimpuls ( vor Punkt A) = Drehimpuls (nach Punkt A)

    Die verkürzte Seillänge macht sich Formelmäßig im Trägheitsmoment bemerkbar.

    So und nun viel Erfolg, die restlichen Aufgaben sollten von alleine gehen wenn du die b erstmal gelöst hast.

    okay für a) hab ich die formel jetz so umgestellt : v=wurzel[2g(h1-h)] , denke das die richtig ist

    und wegen b) weiß ich immer noch nich so recht weiter, habe jetzt die Formel L = J*W wobei J der Trägheitsmoment ist und W die Winkelgschwindigkeit. Und da hört es bei mir scho auf, was ist der Trägheitsmoment ? also W kann ich ja mit W=v/r berechnen wobei ich das v von aufgabe a) nehme und eben r, aber wie meinst du das mit den gleichsetzen?

    Du brauchst auch keine Masse, die Massen kürzen sich wie bei a) auch heraus. Den Drehimpuls hast du ja schon richtig hingeschrieben. Das Trägheitsmoment ist vor Punkt A ein anderes als nach Punkt A (ist dir klar warum?) J(A) soll jetzt Trägheitsmoment vor Punkt A sein und J(C) soll Trägheitsmoment nach Punkt A sein, genauso mit den Winkelgeschwindigkeitein w.
    Du weißt das Drehimpulserhaltung gilt, also muss gelten:

    Drehimpuls(A) = Drehimpuls(C)

    J(A) * w(A) = J(C) * w(C)

    die Beziehung w = v/r hast du ja schon richtig erkannt. Beachte aber dass du zwei verschiedene v´s hast, das eine dass du in a ausgerechnet hast, das andere (quasi v(C)) das du ausrechnen willst. Um das zu tun musst du nur nach v(C) auflösen, denn alle andere Größen sind gegeben.

    Viel Erfolg.

    bin jetzt schon ein stück weiter, kannst du mir sagen das ich die richtigen werte verwendet habe?=

    b)

    Drehimpuls (a)= Drehimpuls(b)
    J(a)*w(A)=J(C)*w(C)

    XXX
    Nebenrechnung:

    J(A)=r²
    =2,15²
    =4,6225

    J(C)=r²
    =0,2²(die 20cm ist der Abstand zwischen den Punkt A und der oberen Wand!)
    =0,04

    w(A)=2,97m/s(lösung von aufgabe a)/2,15
    =1,38
    XXX
    jetzt einsetzen:

    4,6225*1,38=0,04*v/0,2

    umstellen nach v:

    v=4,6225*1,38*0,2-0,04
    v=1,23m/s

    aufgabe c):

    ich habe die gleichen werte genommen doch auf der statt den 20cm habe ich noch 8cm wegen der Wand abgezogen, das sieht denn so aus=

    v=4,6225*1,38*0,12-0,0144
    v=0,75m/s

    und bei aufgabe d) komm ich schon wieder ins scheitern, weil ich in der formel die ich gerade verwende nirgends die auslenkhöhe eine frage spielt außer in aufgabe a), soll ich die aufgabe von aufgabe a) nach h umstellen?

    Ich habe jetzt gerade nicht so viel Zeit, ich schau´s mir später nocmal genauer an. Aufgabe C ist auf jedenfall falsch, dein Seil wird ja nicht mehr kürzer. Was du in Aufgabe C entwickeln musst ist die Aufprallgeschwindigkeit der Wand in Abhängigkeit der Auslenkhöhe. Damit kannst du bei gegebener Auslenkhöhe die Geschwindigkeit ausrechnen, mit der die Masse auf die Wand prallt. Für Aufgabe d) stellst du diese Formel dann einfach nach h um und setzt für v null ein, das ist dann gerade die gesuchte Höhe.

    Kurze frage: Bist du Schüler oder Student? Welche Klasse bzw. Fach und welches Semester? Ich wüsst gern wo dein Wissenstand ungefähr liegen muss.

    Du ich mein das jetzt nicht bös aber kennst du jemanden der dir die Aufgabe vielleicht mal erklären kann? Wenn ich dir die Formeln gebe dann kannst du´s rechnen wie ich sehe aber ich habe das Gefühl du verstehst gar nicht was du da eigentlich machst und da verliert sich der lerneffekt der Aufgabe ein wenig. Das schwierige an der Aufgabe ist ja gerade dass man herausfinden muss mit welchen Formeln bzw. Ansätzen man an die Sache herangehen muss, wenn man die Formeln erstmal hat ist der Rest wirklich einfach...

    Vielleicht überschätz ich aber auch einfach dein Wissen, deshalb möcht ich gern wissen wo die Aufgabe her kommt.

    bin 12te klasse, ja ehrlich gesagt liegst du genau richtig aber mir gehts darum das ich die aufgabe so gut wie möglich auf das Papier bringe weil es benotet wird.Bin in Physik nich der Hellste.