Geschw./ Masse/ pot. Energie

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Geschw./ Masse/ pot. Energie
Meine Frage:
Hallo ich habe eine Frage bezüglich einer Schulaufgabe und ich hoffe ihr könnt mir eben da durch helfen.

Ein Körper der Masse m= 2 kg werde in einer Höhe von h= 20 m über den Boden festgehalten und zur Zeit t= 0 losgelassen.
a) Wie groß ist anfangs die potentielle Energie des Körpers relativ zum Boden?
b) Berechne die Fallstrecke und die Geschwindigkeit des Körpers bei t= 1s.
c) Bestimmen Sie die potentielle und kinetische Energie des Körpers bei t= 1s.
d) Welche Energie und welche Geschwindigkeit hat der Körper direkt vor dem Auftreffen am Boden?

Meine Ideen:
Also, ich stehe ziemlich planlos da.

Ansatz zu a)
m= 20 kg, t=0, Epot = mgh
=> Epot = 20 * 9,81 * 20 kgm/s^2
=> Epot = 392,4 N

Was mir leicht viel vor kommt.

Ansatz zu b)
a=F/m => 392,4/ 2 kgm/s^2kg = 196,2 m/s^2

.... Nun ja. Das kann ja nicht sein. 196,2 m/s^2 entspricht 706,32 km/h und so würde jeder der seine Schultasche vom Schuldach runter wirft ein schön großes Loch produzieren.

Wie dem auch sei. Über die Beschleunigung a wollte ich die Geschwindigkeit v = a*t berechnen

über a und v dann die Strecke als Funktion der Zeit s(t) = v0 * t + 0,5 * a * t^2

und tada hätte ich b gelöst. Wenn da nicht das Problem mit der Schultasche wäre.

Vielen Dank schon mal im voraus. Ich hoffe ihr könnt mir da meinen Fehler zeigen
Johnsen Auf diesen Beitrag antworten »

Hi!

Zur Aufgabe a)

E=mgh ist richtig, jedoch musst du auf die Einheiten achten!


Newton ist die Einheit der Kraft, nicht der Energie!

zu b) Da hier die Beschleunigung immer g=9,81 m/s² ist, kannst du einfach über s(t)=0,5*g*t^2 die Fallstrecke ausrechnen.

Gruß

Johnsen
 
 
Hm.. Auf diesen Beitrag antworten »

Wow... das ging fix. Vielen Dank dafür, Johnson!

Trotteliger Fehler.

Zu b) hab ich nur eine logische Frage. Der Beschleunigung macht es nichts aus "was für ein Gewicht an ihr hängt"?

Irgendwie kann ich nicht glauben, dass eine Masse 2kg aus 20m in einer Sekunde dieselbe Strecke zurücklegt wie eine Masse 2 Tonnen aus 20m in einer Sekunde.

Sprich ist die Masse bei der Fallgeschwindigkeit wirklich zu vernachlässigen?
mYthos Auf diesen Beitrag antworten »

c)

Die Formel für die kinetische Energie solltest du kennen.



In jedem Punkt der Fallstrecke (zu jedem Zeitpunkt des freien Falles) muss die Summe der potentiellen und kinetischen Energie konstant sein ...

d)

u.a. ist

(a = g .. Erdbeschleunigung)

mY+
Hm.. Auf diesen Beitrag antworten »

Ich glaub in dem Forum mache ich es mir gemütlich Augenzwinkern Scherz.

Vielen Dank für die schnellen kompetenten Antworten:

Hier meine Lösung

a)
Epot = 392,4 J

b)
s(t) = 0,5 g+t^2 = 4,905 m
v= s/t = 4,905 m/s
=> v = 4,905 * 3,6 = 17,658 km/h

c)
Ekin = (m*v^2)/2 = 2 * 4,905^2/ 2 kg/m^2/s^2 = 12,03 J
Epot = m*g*delta(h) = 2 * 9,81 * (20 m - 4,905 m) kgm/s^2 = 2 * 9,81 * 15,095 kgm^2/s^2
=> Epot = 296,164 J

d) rechne ich noch
mYthos Auf diesen Beitrag antworten »

Bei b) stimmt die Geschwindigkeit nicht. Es ist die Momentangeschwindigkeit v(t) zu berechnen!

!

Demzufolge stimmt auch Ekin bei c) nicht. Beachte, dass die Summe beider Energien etwa 400 J (das ist Epot zu Beginn!) ergeben muss.

Zitat:
Original von Hm..
...
Irgendwie kann ich nicht glauben, dass eine Masse 2kg aus 20m in einer Sekunde dieselbe Strecke zurücklegt wie eine Masse 2 Tonnen aus 20m in einer Sekunde.
...

Es ist aber genau so.
Was sich verändert, ist die Kraft, die auf die Masse wirkt.
Und demzufolge auch die Energie.

mY+
Hm.. Auf diesen Beitrag antworten »

Okay. 2ter Versuch

b)


c)


d)
Hm.. Auf diesen Beitrag antworten »

Ich stelle mich heute aber auch echt blöde an. Ich weiß, das die Rechnung jetzt schon wieder Murks ist.
wisili Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Hm..
... Irgendwie kann ich nicht glauben, dass eine Masse 2kg aus 20m in einer Sekunde dieselbe Strecke zurücklegt wie eine Masse 2 Tonnen aus 20m in einer Sekunde. ...

Im Vakuum fallen alle Körper gleich schnell.
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Hm..
... Irgendwie kann ich nicht glauben, dass eine Masse 2kg aus 20m in einer Sekunde dieselbe Strecke zurücklegt wie eine Masse 2 Tonnen aus 20m in einer Sekunde. ...

da bist bzw. warst du nicht allein

beachte das gedankenexperiment von benedetti Augenzwinkern
Hm.. Auf diesen Beitrag antworten »

Naja gut, dann bin ich ja in guter Gesellschaft Wink .

Wäre toll wenn noch jemand Anmerkungen zur Aufgabe machen könnte. Ich schreibe am Montag Physik und stehe halt wie ihr seht noch am Anfang meiner Bemühungen, da ich ja noch bei der Mechanik bin.

Allgemein sieht die Klausur vor:
1) die Mechanik von Massenpunkten und starren Körpern
2) Schwankungen und Wellen
3) Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen
4) Wärmelehre
5) Elektrizitätslehre
6) Magnetismus
7) Optik
(8) Struktur der Materie)

Ich bin wirklich überaus dankbar für jede einzelne Hilfestellung Augenzwinkern
mYthos Auf diesen Beitrag antworten »

Da bist du hier aber leider an der falsche Adresse, denn hier ist ein Matheforum.
Bei mathematischen Zusammenhängen können wir dir gerne helfen, allerdings physikalische Fragen musst du im Physikerboard stellen.
_____________

Deine Rechnung stimmt wieder nicht. Du hast anstatt der Momentangeschwindigkeit v(t) = a*t (jetzt sage ich dir dies zum dritten (!) Mal) die mittlere Geschwindigkeit beschrieben, diese aber offensichtlich ebenfalls falsch berechnet. Wie du denn auf die 15,095 m/s kommst, ist mir schleierhaft. Daher stimmen auch die davon abhängigen Resultate nicht.

Also bitte nochmal!

Bemerkung: s(t) = 0,5g + t^2 ist ebenso falsch, woher kommt das PLUS?

mY+
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