leichte Physikaufgabe (vielleicht zehnte Klasse)

[Ancient]

wo ich trotzdem auf dem Schlauch stehe.

Hier die Aufgabe:

Hier was ich mir überlegt habe, wo aber was falsches für h rauskommt:

danke schonmal.

 

[DaGGrrr]

wieso sollte das seil reißen wenn er 90kg wiegt, das seil aber 100kg tragen kann?

 

[Ancient]

das Seil hält eine Kraft von 981 Newton aus, die ab einer bestimmten Kletterhöhe erreicht/überschritten wird.

 

[Core]

Ist das gegebene h da die Höhe aus der er anfängt zu klettern oder ist es die Lösung?

 

[Ancient]

das h unten in Klammern ist die Lösung.

 

[Clawg]

Es sind 2 Seile, also wiegt er quasi nur 45kg, also nicht 883N sondern die Hälfte. Wie du auf die 427 kommst ist mir unklar, da lohnt es sich halt mal die Einheiten und Formeln hinzuschreiben.
Und dann möchte man erst einmal den Winkel, eben cos p * 981N = 441.5N und nach p auflösen.
Mit dem Winkel und den gegebenen 5 Metern sollte es dann ein einfaches sein, die Gegenkathete h auszurechnen

 

[Ancient]

427 -> satz des pythagoras? ^^;
es geht hier ja nur um verhältnisse längeneinheiten <-> kräfteeinheiten, deshalb hab ich die einheiten gleich weggelassen.

aber man kanns natürlich auch mit 45kg und dem winkel angehen, kommt trotzdem mist raus.

mit 45kg ist die ankathete also ~441 Newton und die Hypotenuse immer noch 981 N im Kräftedreieck.

phi = arccos 441 / 981 = 1.1

tan phi = 5m/h => h=falsch

€: oder doch nicht, cool claw.
ohne winkel funztst aber auch, wenn man wie im kräftedreieck die gegenkathete ausrechnet und dann das verhältnis aufstellt.

 

[pApAsChLuMpF4]

ich würde es so machen:
1. Freischneiden

Seilkraft als funktion von h aufstellen:
Summe der kräfte in y = 0:

S(h)= m*g/(cos ( arctan (5/h))) *0.5 (wegen symmetrie)

ableiten , extremstellen, vergleichen



letzter teil is quark, einfach S(h) mit 1000N gleichsetzten und gucken was für h rauskommt

 

[maziques]

1. wie schon gesagt: freischneiden!

mach halt maln gleichgewicht. (summe aller kräfte=0)

aus x-richtung geht hervor, dass S_1=S_2 (seilkräfte).

aus y-richtung bekommst du mit deinem winkel:

2*S_1*cos(phi)-900=0 !

naja jetzt überleg dir noch was für den cos(phi) und dann kannste nach S_1 umstellen. S_1 ist dann von h abhängig und du kannst ne ungleichung aufstellen.

in der aufgabe wird übrigens mit g=10m/s² gerechnet.

dei aufgabe ist zwar nicht schwer, aber sicher kein zehnte klasse niveau.

 

[Ancient]

naja, mit claws 45kg einwand funktionierts genau so, wie ichs mir gedacht habe.

h/5m = 441/876 ~ 2.5m

€: sorry, freischneiden?

 

[Clawg]

Wie gesagt, es hilft, Formeln hinzuschreiben die man benutzt und nicht einfach irgendwelche Schritte zu überspringen.

phi = arccos (441 / 981)
5 = s * sin (phi)
s = 5m / sin (phi)
h = cos (phi) * s = 5m * cos(phi) / sin (phi) = 5m / 1.987 = 2.52m

 

[Toadesstern]

Original geschrieben von maziques
dei aufgabe ist zwar nicht schwer, aber sicher kein zehnte klasse niveau.

Doch genau das macht man in der 10ten Klasse nur anders,(jedenfalls bei uns damals) aber ich hab grad kein Peil mehr wie es ging, deswegen würd ichs auch so machen wie meine vorredner sagten^^

 

[Ancient]

was hab ich übersprungen? hab ja nur satz des pythagoras und nen dreisatz benutzt.

 

[Clawg]

du hast den Tangens vom Nenner in den Zähler geschubst, tan x = sin x / cos x

 

[maziques]

Original geschrieben von Ancient
[B

€: sorry, freischneiden? [/B]

 

[Ancient]

Original geschrieben von Clawg
du hast den Tangens vom Nenner in den Zähler geschubst, tan x = sin x / cos x

nein, ich meinte bei der äquivalenten lösung nen post später.
man braucht hier ja weder winkel, noch winkelfunktionen.
mit satz des pythagoras gegenkathete im kräftedreieck ausrechnen, und sich folgendes verhältnis überlegen:

h/5m = AK(kräftedreieck) / GK(kräftedreieck)

das meinte ich.
natürlich gehts aber auch so wie dus gemacht hast, schlüssel waren halt, dass man von 45kg ausgeht.

danke allen helfern.

Original geschrieben von maziques

ein freschnitt ist also so eine art kräftediagramm, jedenfalls hier?
hmm, worauf möchtest du hinaus?
wo ist h? ^^

 

[aMrio]

was rechnet ihr alle; das ist doch eine typische fangfrage um die dummen auszusieben. er hat nur EIN seil mit max 100kg, da er aber zwei seile verwendet liegen keine angaben über das 2. seil vor, mithin gibt es eine unendliche oder aber gar keine zahl von möglichen lösungen. so etwas zu rechnen ist in etwa dasselbe wie:

Spoiler

wer das liest ist dum

 

[maziques]

Original geschrieben von aMrio
was rechnet ihr alle; das ist doch eine typische fangfrage um die dummen auszusieben. er hat nur EIN seil mit max 100kg, da er aber zwei seile verwendet liegen keine angaben über das 2. seil vor, mithin gibt es eine unendliche oder aber gar keine zahl von möglichen lösungen. so etwas zu rechnen ist in etwa dasselbe wie:

Spoiler

wer das liest ist dum

lol, wieso steht dann die lösung unten? die ist zur verwirrung, stimmt.

hat wohl nich geklappt mit dem schlaumeiern.

 

[Sacknase]

ich muss amrio leider recht geben.

aber um die lösung einfach zu machen, reißen wird das seil in jedem fall! - egal welches seil man verwendet


Grüße

 

[Devotika]

Der Aufgabentext macht mich sowieso agressiv. Er hat nur ein Seil, aber zur Sicherheit verwendet er zwei. Und wie soll er sich bitteschön mittig nach oben ziehen?

 

[maziques]

Original geschrieben von Ancient


ein freschnitt ist also so eine art kräftediagramm, jedenfalls hier?
hmm, worauf möchtest du hinaus?
wo ist h? ^^

naja h steckt im winkel drin. müsste man momente betrachten, wären längenangaben natürlich wichtig, ist hier aber nicht der fall.

mit einem freischnitt bereitet man die 3 gleichgewichtsbedingungen vor (kräfte in x/y-richtung, momente).

bei größeren aufgaben ist halt systematik wichtig, die dem winkel zugrundeliegende geometrie zeichnet man der übersicht halber meistens gesondert. hattest du ja oben schon gemacht.

und ja die aufgabe ist wirklich sehr schwammig formuliert, ich mein, die seile werden nach unserem modell ja immer kürzer.

aber man kann sich denken, was gemeint ist. spätestens die lösung, die unten steht, sollte darauf schließen, dass das sicherlich keine fangfrage ist.

 

[pApAsChLuMpF4]

Original geschrieben von Ancient

...
ein freschnitt ist also so eine art kräftediagramm, jedenfalls hier?
hmm, worauf möchtest du hinaus?
wo ist h? ^^

ein freischnitt ist die grundlage für jede mechanik aufgabe. bei dieser kann man jedoch drauf verzichten und freestylen

 

[VoodooDog]

der typ klettert doch von unten nach oben, wieso sollten die seile dann -wenn sie schon unten nicht reißen- überhaupt reißen ?

 

[Clawg]

Original geschrieben von dOg[fisch]
der typ klettert doch von unten nach oben, wieso sollten die seile dann -wenn sie schon unten nicht reißen- überhaupt reißen ?

Wozu bringt man denn Seile beim Klettern an, man hat ja nicht vor runterzufallen?

 

[DerTotmacher]

Original geschrieben von Ancient
das Seil hält eine Kraft von 981 Newton aus, die ab einer bestimmten Kletterhöhe erreicht/überschritten wird.

Häh check ich ned! Wieso soll das Seil an nem bestimmten Punkt der Kletterhöhe Reißen. das Seil wiegt doch keine 10kg...und wenn doch reißts an jedem Punkt...Gott bin ich froh das ich diesem Scheiß in meinem Leben weitgehend erfolgreich aus dem Weg gegangen bin....Ahh scheißdrecks Physikdiagramme.


@ Ersteller
VIEL SPASS

 

[Supervisor3]

Wie hat er denn die Seile an den 2 Sicherungspunkten festgemacht, wenn er nicht schon mal oben war? Außerdem hat er doch wie schon erwähnt nur ein Seil

 

[DerTotmacher]

btw. ich Physikgosu hab mich über "freischneiden " die ganze Zeit amüsiert.... Dachte das wäre wortwörtlich gemeint bis ich gecheckt hab das das scheinbar wirklich irend nen Formelkack ist

 

[Clawg]

Original geschrieben von DerTotmacher
Häh check ich ned! Wieso soll das Seil an nem bestimmten Punkt der Kletterhöhe Reißen. das Seil wiegt doch keine 10kg...und wenn doch reißts an jedem Punkt...Gott bin ich froh das ich diesem Scheiß in meinem Leben weitgehend erfolgreich aus dem Weg gegangen bin....Ahh scheißdrecks Physikdiagramme.

Das gilt nur für ein senkrechtes Seil. Mal angenommen das Seil würde vollständig waagrecht an der Wand befestigt sein, also der Kletterer sich mit h = 0 am Seil halten, dann müsste das Seil quasi unendlich stark gespannt sein um nicht durchzuhängen, weil die Kraft, die das Seil nach oben ausüben kann, 0 ist.
Ist es 45 Grad schräg gespannt kann es die Hälfte (oder so, müsste ich nachrechnen) nach oben ausüben, ist es genau senkrecht kann es die gesamte Kraft nach oben richten.

Original geschrieben von Supervisor3
Wie hat er denn die Seile an den 2 Sicherungspunkten festgemacht, wenn er nicht schon mal oben war?

Bzw. Man klettert zu zweit und ist jeweils für einen äußeren und innneren Haken + Seil zuständig.

Außerdem hat er doch wie schon erwähnt nur ein Seil

Es müsste "Seile" heissen.

 

[pApAsChLuMpF4]

Original geschrieben von DerTotmacher


Häh check ich ned! Wieso soll das Seil an nem bestimmten Punkt der Kletterhöhe Reißen. das Seil wiegt doch keine 10kg...und wenn doch reißts an jedem Punkt...Gott bin ich froh das ich diesem Scheiß in meinem Leben weitgehend erfolgreich aus dem Weg gegangen bin....Ahh scheißdrecks Physikdiagramme.


@ Ersteller
VIEL SPASS

mit zunehmendem winkel wird die zugkraft geringer aber die momente höher. und die tuen dem seil bzw dem klettermeister dann richtig weh

 

[DerTotmacher]

ich kletter übrigens & zwar ohne solche Überlegungen.
Mir reicht:
-dass ich MEIN Seil verwende.
-Es nen Mammut is
-nen Fangstoß von 9,1 kN abkann

Und das ich gut damit umgehe.
Fertig.







@Claw

Thx Dir...aber ich kapiers ned...mach Dir nix draus.

Sobald ich "angenommen das" lese kriege ich irgendwie ne Blockade...da stellt sich alles quer.
Is glaub ich nen Langzeitschaden aus dem Physik & Chemieunterricht. Ständiug sollte ich irgendwas annehmen, was ich nicht mal empfangen wollte.


@pApAsChLuMpF4

Ich krieg auch gleich Momente! Was sabelst Du da? Bei welchem Drehmoment tut sich Reinhold Messner weh?

 

[Ancient]

es ist ein seil.
der kletterer hat beide enden an seinem gürtel befestigt.
das seil geht durch den berg durch, der hat zwei löcher, in die er das seil hineinsaugt, wenn der kletterer hochklettert.

 

[Core]

Wie geil hier immer die Worte Seil und Moment im Zusammenhang verwendet werden. Gute Ahnung!

 

[Clawg]

Original geschrieben von Ancient
es ist ein seil.
der kletterer hat beide enden an seinem gürtel befestigt.
das seil geht durch den berg durch, der hat zwei löcher, in die er das seil hineinsaugt, wenn der kletterer hochklettert.

Nein, es ist gemeint, dass er nur eine Art von Seil hat.

 

[maziques]

dog hats gesagt, betrachtet man das jetzt mal in der realität, so spannen die seile ja nur in der ausgangsposition. also reißen sie garnicht. man müsste schon an ihm ziehen, damit die seile reißen.

aber um die realität gehts ja sowieso nicht

 

[Core]

Die Realität sieht doch beim Klettern so aus: Schritt hoch, sichern, Schritt hoch, sichern etc. Das Seil wird also immer wieder nachgespannt. Wär ansonsten auch nicht wirklich so schlau.

Aber stimmt schon, Aufgabenstellung ist scheisse.

 

[Aule2]

totmacher:

wenn Du kletterst, bist Du evtl auch auf dem "Slack-Line" Trip;

Sei da nur froh, dass das Seil nach unten durchhängt

 

[maziques]

Original geschrieben von Core
Die Realität sieht doch beim Klettern so aus: Schritt hoch, sichern, Schritt hoch, sichern etc. Das Seil wird also immer wieder nachgespannt. Wär ansonsten auch nicht wirklich so schlau.

Aber stimmt schon, Aufgabenstellung ist scheisse.

okey ich hab halt keine ahnung vom klettern. dann macht das mehr sinn, ja.

 

[sinusx]

Original geschrieben von DerTotmacher
.Ahh scheißdrecks Physikdiagramme.

Ich studiere Physik im 6. Semester, habe aber die Aufgabenstellung nicht mal verstanden

Klettert der nach oben oder nach unten?
Wenn nach oben, wie bringt er es dann vorher dort an?
Ja, ich war noch nie klettern.

 

[NuklearNudel]

hä ein seil?

ich lese es so heraus:
zwei seile belastbar schräg mit 981N auf die sich jeweils die gewichtkraft des Typen verteilt.

Dann würde die aufgabenstellung durchaus richtig sein.

Ansonsten hat claw alles gesagt.
Das Kräfteparallelogramm des Seils kann man sich vorstellen als eine waagrechte und eine senkrechte Komponente, die zusammengesetzt die Gesamtkraft schräg nach links/rechts oben ergeben.

In diesem Fall darf die senkrechte Komponente nicht die halbe Gewichtskraft des Bergbauers unterschreiten, ansonsten reisst das Seil.

Kräftegleichgewicht in y-richtung: sinα*S1 - 1/2 G = 0
( G= 9.81*90kg ; S1=9.81*100kg )
= > α=63.25°


bei 5m Seitenabstand ist die maximal mögliche Gleichgewichtslage für h:
5m/h = tan α
= > h= 2.5195 m erreicht

Original geschrieben von sinusx


Ich studiere Physik im 6. Semester, habe aber die Aufgabenstellung nicht mal verstanden

Klettert der nach oben oder nach unten?
Wenn nach oben, wie bringt er es dann vorher dort an?
Ja, ich war noch nie klettern.

ka, was ihr in physik macht, aber unser mechanik prof. meinte früher immer die physiker lernen das mit dem freischneiden gar nicht oder könnten sich das nicht vorstellen

 

[RRA^StArFiRe]

und wenn das seil selbst nochmal 20kg wiegt? o_O