Kann mir jemand mit meinen Physik Hausaufgaben helfen? Ich verstehe gar nichts! :(?

Wir müssen das für die Klausur nächste Woche können und ich verstehe nur Bahnhof. Kann irgendjemand mir das erklären, damit ich es verstehe?

Aufgabe 1

Die Kräfte F1 = 30 N und F2 = 50 N bilden einen Winkel von 0°, 30°, 45°, 120° und 180°.

a) Ermittle jeweils die resultierende Kraft (Ersatzkraft). Wann ist sie am kleinsten, wann ist sie am größten?

b) F3 ist 40 N. Konstruiere die resultierende Kraft (Ersatzkraft), wenn zwischen den drei Kräften jeweils ein Winkel von 45° ist.

3 Antworten

Bewertung
  • vor 7 Jahren

    @Nichts wissen ist nicht peinlich . Es ist peinlich , wenn man nicht versucht zu wissen :)

    Kräfte müssen im Allgemeinen immer ein Dreieck bilden , damit eine Gegenkraft diese kompensieren (ausgleichen) kann.

    Stell dir einfach vor , diese Kräfte bilden ein Dreieck (F1, F2) . Also sagen wir einfach F1 ist eine Seite und F2 ist eine Seite vom Dreieck.

    Jetzt brauchen wir die dritte Seite . Und diese 3. Seite wäre die resultierende Kraft .

    Da es unterschiedlich große Kräfte geben kann , muss das Dreieck kein rechtwinkeliges Dreieck sein. Da hilft auch der Satz von Pythagoras nicht viel.

    Die Formel , die wir hier anwenden können ist der sogenannte Cosinus-Satz:

    Resultierende Kraft = Wurzel aus (F1²+F2²-2*F1*F2*cos(Winkel))

    Du setzt hier einfach die Werte ein und rechnest die resultierende Kraft aus .

    Nun zu der Frage , wo resultierende Kräfte am größten sind / bzw am kleinsten :

    Bei 90 °- Maximal

    Bei 0° - Minimal

    Quelle(n): Mechanikunterricht erste Klasse
  • vor 7 Jahren

    Kräfte sind Vektoren. Das heißt sie haben neben dem Betrag auch eine Richtung, welche in der Aufgabe als Winkel angegeben werden. Im Koordinatenpunkt gilt es nun den Endpunkt des Vektors zu finden. Dieser liegt bei einer Länge der Hypotenuse in einer bestimmten Richtung. Diese Werte können wir in einen Punkt im Koordinatensystem zerlegen. Wir haben ja die Länge der Hypotenuse und einen Winkel. Also können wir die Länge der Katheten berechnen.

    F1= 30 N (30 Grad)

    Dann ergibt sich, dass der X Wert des Endpunktes bei x=30N* cos(30)=25,98 N und der y Wert bei y=30*sin(30)= 15 N liegt.

    Die zweite Kraft hat indem Fall einen Winkel von 0 Grad. Man darf die Winkel beliebig verschieben. Wichtig ist, dass der Winkel zwischen den beiden Vektoren bei 30 Grad bleibt.

    Da die Kraft F2 einen Winkel von 0 Grad hat, fällt die y Komponente weg, sie beträgt =0

    (y=45*sin(0)=0N)

    Die X Komponente dagegen hat dann den vollen Betrag, denn der Vektor liegt auf der X Achse.

    (x=45*cos(0)= 45N)

    Jetzt werden die X Werte und die Y Werte jeweils addiert darus ergibt sich der Vektor:

    x=25,98+45 = 70,98 y=15+0=15

    Mit dem Satz des Pythagoras kann man nun wieder die Länge der Hypotenuse bestimmen.

    Wurzel aus (x^2+y^2)= F

    Wurzel aus(15^2+70,98^2)= 72,54 N

    Jetzt benötigen wir nur noch den Winkel der sich einstellenden Kraft. Da wir X und Y gegeben haben, also die beiden Katheten, können wir mit dem Tangens den Winkeln bestimmen. Da der Winkel geuch und nicht gegeben ist, brauchen wir tan^-1

    Der Winkel berechnet sich also aus tan^-1(15/70,98) =11,93 Grad.

    Dieser Rechenweg gilt für alle Aufgaben. Das musst du jetzt üben! Wenn du 3 Kräfte hast, dann werden eben 3 X und Y Werte addiert. Wenn man es einmal drin hat ist es sehr simpel.

    Wenn du Probleme hast, dann frage noch mal nach, wo genau das Problem liegt. Ich kann ja jetzt nicht alle Aufgaben für dich rechnen ;)

    PS: Die Kraft ist immer dann am größten, wenn die Kräfte in die selbe Richtung gehen. Also bei Alpha =0 und am kleinsten ist sie, wenn sie am weitesten von der anderen Weg zeigt(Winkel). Liegen zwischen den Kräften 180 Grad, dann können sie sich beim selben Betrag komplett aufheben.

    @ Serhat. Die Kräfte sollen sich ja in diesem Fall nicht ausgleichen, sondern es soll bestimmt werden, wie groß die aus den beiden anderen Kräften resultierende Kraft ist.

    Demnach haben wir zwei Kräfte (Vektoren) die kein Dreieck sondern zwei Geraden darstellen, die sich im angegeben Winkel voneinander entfernen. Da die Kräfte jetzt für sich aus x und y Wert bestehen, liegt der rechte Winkel zwischen X und Y Achse und wird beliebig verschoben. Daher kann man mit den Winkelfunktionen arbeiten und auch die resultierende Kraft mit dem tan^-1 bestimmen.

    **** ich merke gerade, dass ich für F2 aus versehen 45 statt 50 N genommen habe -.-

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