Bungee-Jumping Modell

JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Ich habe im Moment in Physik ein Projekt , indem man ein Bungee-Jumping spektakulär nach bauen sollen.
Mir ist die Physiknote extremst wichtig und ich weiß einfach nicht mehr wo ich danach fragen soll.
Ich schreibe mal die Aufgabenstellung auf, und danach, wie ich es geplant hatte und wo es noch immer bei mir hakt.

" Vorhaben Bungee Jumping
Was dich erwartet: In diesem Vorhaben soll in einer Gruppe ein Modell-Bungee-Jumping ebtwickelt und gebaut werden.Als "Seil" werden verschiedene Gummibänder eingesetzt, deren Eigenschaften bei Dehnungen genau untersucht werden müssen. Das Verfahren soll soweit optimiert werden, dass in einer abschließenden Präsentation ein beliebiger, vohr nicht bekannter Modelkörper an dem Seil befestigt werden kann und ein "sprung"
simuliert wird, der zugelich sicher und spannen ist. Die Sprunghöhe kann dabei von der Gruppe angepasst werden. Ein Aufticken des Körpers ist nicht erlaubt, der Körper sollte aber dem Boden -zB einem Wasserbecken- so nah wie möglich kommen. Es gibt nur einen Versuch."

Dann kommen noch so sachen wie
-neuer oder altes gummi
-mehrer paralles? sinnvoll?
-messt verlängerungen verschiedener gummibänder bei verschieden massen
-bestimmt potentiellen energien, ...
-erstellt f/s diagramm
...

Und das man sich über diese sachen informieren sollte:
-kraft und kraftmessung
-das Hook'sche gesetz
-elastische verformung von körpern
-energie und energieerhaltung v.a. lageenergie

So, die ersten Spiegelstriche haben wir och vor und für die nächsten wochen geplant.
die anderen spiegelstriche sind zumindest von mir schon erledigt.

Und wir haben schon alles geplant, welches gummi etc werden wir in den nächsten wochen erfahren.
was meint ihr was für gummis sich dafür eignen würden?
normale haushaltsgummis? haargummis? abgeschnittene von fahrradschläuchen? hosenbundgummi? ...?

Da wir auf jedes Gewicht vorbeiret sein müssen, muss wie bei realem bungee-jumping nach gewicht mit den seilen abgestimmt werden.
jetzt habe ich nach gelesen, dass die seile immer gleich lang sind und nach verlängerung ein so genanntes Vario-seil eine rolle spielt.
Wie kann man das nach bauen?
Wie kann ich das f/s diagramm dazu nutzen?
was hat die lageernegie damit zu tun?
spielien noch andere energien eine sache?
wie berechne ich das ganze, sodass ich wie an einer tabelle ablesen kann, wie mit dem seil und körper bzw seine masse abgestimmt wird.
ich weiß noch nicht richtig wie es beim bungee jumping funktioniert(und ob man i.wo nachfragen kann), aber immerhin, doch weiß ich noch nicht wie ich es auf das modell übertragen kann.
was haben elastisität und dehnung damit zu tun?

Ich hoffe mal, es gibt hier leute unter euch , die physik studiert haben und mir helfen können. Rolling Eyes

Falls noch was unklar, fragt!
Danke schon einmal im Vorraus!!! Smile

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nichts geht über schule;DD

Icealater · Verfasst am: 08 Sep 2010 - 16:22:51 Titel: Re: Bungee-Jumping Modell

Fangen wir mal oben an. Du sollst Dich bzgl.

-Kraft und Kraftmessung
-Hook'sche Gesetz
-elastische Verformung von Körpern
-Energie und Energieerhaltung v.a. Lageenergie

informieren.

Kannst Du mir erklären was potenielle und kinetische Energie ist?

Was versteht man unter elastischem und plastischem Verhalten?

Wie lautet das Hook'sche Gesetz?

Welche Kräfte wirken beim Sprung auf den Körper und welche auf das Seil?

Wenn Du das schaffst, haben wir die halbe Miete.

Und achte bitte auf Groß- und Kleinschreibung.
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"Neues schaffen heißt Widerstand leisten. Widerstand leisten heißt Neues schaffen."

Empört Euch! Stéphane Hessel

armchairastronaut · Verfasst am: 09 Sep 2010 - 04:58:16 Titel:

Kennst du wenigstens die ungefähre Fallhöhe? Was mich zudem irritiert ist, dass der Probekörper "vorher unbekannt" sein soll. Ihr wisst also nicht, in welche Gewichtsklasse er gehört und welche Abmessungen er hat? Das könnten also 10 Gramm oder mehrere Kilogramm Masse sein und die Abmessungen könnten zwischen einigem Millimetern und möglicherweise einigen Dezimetern liegen?

By the way: wenn ihr die Elastizität eurer Gummibänder überprüft, dann schaut euch euer F/s-Diagramm genau an, denn wenn ich mich richtig erinnere, gilt das Gesetz bei handelsüblichen Gummibändern nur näherungsweise. Das experimentell zu ermittelnde F/s-Diagramm sollte euch im übrigen wertvolle Hinweise über die Energie liefern, die solch ein Gummiband aufnehmen kann.
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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Icealater · Verfasst am: 12 Sep 2010 - 17:20:45 Titel:

Zunächst ein paar Worte zu Gummi (Elastomer).

Elastomere sind polymere Werkstoffe mit hoher Elastizität. Die Elastizitätsmoduln solcher Elastomere liegen zwischen 1 und 500 MPa.

Gummi wird aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk und vielen Zusatzstoffen hergestellt. Der verwendete Kautschuk bestimmt die mechanischen Eigenschaften und die chemische Widerstandsfähigkeit der Gummiqualität.

Laut Aufgabenstellung kannst Du die Gummibänder frei wählen. Am besten geeignet wäre meiner Meinung nach Naturkautschuke NR, zum Teil auch Polyisopren IR als „synthetischer“ Naturkautschuk. NR & IR besitzen eine hohe dynamische Festigkeit und Elastizität.

Die Ermittlung des Elastizitätsmoduls E erfolgt im Zug-, Druck- oder Biegeversuch. Bei Kunststoffen liegt mit wenigen Ausnahmen i. Allg. keine eindeutige Hookesche Gerade.

Aber für den Schulversuch kann man die Annahme vereinbaren, dass sich die Gummibänder wie eine Hookesche Feder verhalten. (Am ehesten Verhalten sich zähe und verstreckbare Kunststoffe so.)

Jetzt zu den potentiellen und kinetischen Energien.

Wir betrachten zwei Zustände. Zum einen den kurz vor dem Absprung und zum anderen den, wenn der Körpern am tiefsten Punkt ist. (Das Band hat sich jetzt am meisten gestreckt.)

Die zwei Zustände können wir unter Vorraussetzung der Energieerhaltung gleich setzen.

Vorher legen wir noch ein Nullniveau (NN) fest. Das kann beliebig erfolgen, sollte aber zweckmäßig sein.

E_kin1 + E_pot1 entspricht Zustand 1

E_kin2 + E_pot2 entspricht Zustand 2

E_kin1 + E_pot1 = E_kin2 + E_pot2

LG Icealater
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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Icealater · Verfasst am: 12 Sep 2010 - 18:10:37 Titel:

Entschuldige, wenn ich das nicht verständlich geschrieben hab. Ich wollte Dich nicht verwirren.

Welchen Gummi sollst Du nehmen?

Ich würde mich für Kautschuk entscheiden, weil der die besten mechanischen Eigenschaften hat. Also der geht nicht so schnell kaputt und der dehnt sich auch am besten.

Aber, es kommt ja auch darauf an, wie dick das Band ist. Davon hängt ja auch das elastische Verhalten ab. Ein Einmachglasgummi kannst du nicht so lang ziehen wie ein "normales" Gummi, oder? Dafür geht es aber nicht so schnell kaputt.

Berechnung:

Das wollte ich Schritt für Schritt machen.

Zunächst wollen wir es so einfach wie Möglich machen. Dafür haben wir die Annahme (wir tun zu als ob) getroffen, das sich die Gummibänder wie eine hooksche Feder verhalten. Und das nur zwei Arten von Energie vorliegen, ohne Verluste. Also kein Luftwiderstand, kein Verlust von Energie durch Reibung oder evtl. entstehende Wärme.

Mehr hab ich gar nicht gemacht.

Dann hab ich Dir ein paar Fragen bzgl. der Formeln gestellt.

Wenn wir diese nämlich haben, können wir die in unsere Gleichung

E_kin1 + E_pot1 = E_kin2 + E_pot2

einsetzen.

Jetzt mal ein paar Worte zu der Gleichung.

Die haben wir uns auch recht einfach gemacht, da wir sagen es geht keine Energie verloren. (Energieerhaltung)

Wir betrachten auch nur zwei Augenblicke, den kurz bevor der "Sprung" und den, wenn der Körper ganz unten ist. Das Band sich also am meisten gedehnt hat.

Das machen wir, weil wir dann keine Aussage über die Flugphase machen müssen.

Ich muss mal Pause machen und meine Tochter ins Bett bringen, bis gleich.
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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

ok. ja , macht ja nichts. lehrer machen es ach immer unverstndlich und sie verwirren mich nicht^^
ich muss ja danken, dass du mir so sehr hilft Razz

wenn ich sowas aus kautschuk benutzen will, wo krieg ich das her?
und das ist für de sprung wirklich geeignet?

hmm.. ich habe mir überlegt, wie wäre es eigtl. mit so einer feder?
und wie könnte ich es am gummi anbringen, da ja auch im realen die länge dem gewicht angepasst wird.

Und noch eien Frage: zu dem was ich alles schon gesagt habe, stimmt das? Question

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Icealater · Verfasst am: 12 Sep 2010 - 19:14:50 Titel:

Deine Antworten sind richtig gewesen.

Vielleicht fangen wir aber nochmal von vorne an.

Was ist das Ziel des Versuchs?

Für einen Körper der Masse m das richtige Gummi und die passende Absprunghöhe h bestimmen.

1)Wie bestimme ich das richtige Gummi?

Dazu müssen wir die Federkonstante D bestimmen.

2)Wie bestimmt man die richtige Absprunghöhe?

Diese können wir durch die Gleichung

E_kin1 + E_pot1 = E_kin2 + E_pot2

bestimmen.

Zu 1)

Die Federkonstante D bestimmen wir durch "ausprobieren". Für jedes Gummi das wir haben können wir durch einen Versuch die Federkonstante D bestimmen.

Zu2)

E_kin = (1/2)mv^2

E_pot = mgh

Jezt überlegen wir uns wie groß ist E_pot1 und E_kin1 kurz vor dem Absprung. (Die 1 steht für Zustand 1)

E_pot1 = mgh ---- dabei ist m die Masse des Körpers, g die Erdbeschleunigung und h die Absprunghöhe

Daraus können wir erst mal schließen das E_pot1 nicht Null ist!!!

E_kin1 = (1/2)mv^2 ---- dabei ist m wieder die Masse des Körpers und v die Geschwindigtkeit

Da der Körper sich aber nicht bewegt, er fällt aus der Ruhe, ist seine Geschwindigkeit 0.

Daraus können wir schließen das E_kin1 = 0 ist!!!

Also steht jetzt auf der linken Seite

E_pot1 + 0 = ...

Und jetzt schauen wir uns die rechte Seite der Gleichung an.

Bis hier alles verstanden?

LG Icealater
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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

weiß nicht. das ist alles so kompliziert und ich kann physik echt nicht:/

können wir das nicht wann andres mal machen.
also für morgen haben wir uns vorgenommen.
verschiedene gumis ausprobieren.
auf eines einigen.
ein f/s diagramm erstellen und dann die turmhöhe bestimmen.
da die ja nicht merh geändert werden kann.

danke ersteinmal!!! Smile

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Icealater · Verfasst am: 12 Sep 2010 - 19:24:22 Titel:

OK, viel Erfolg Exclamation

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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Vielen Dank!!!! Smile

meinst du, unsere planung ist gut..?^^
und dieses nk gummi was du mir empfohlen hast, gibt es ja in der chemie.. meinst du damit sollen wir es testen?
Question

^^
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Icealater · Verfasst am: 12 Sep 2010 - 20:06:51 Titel:

Hier mal zwei Formeln die Euch weiterhelfen sollten.

D = 2mg(l+x) / x^2

l = (Dx^2 / 2mg) - x

Dabei ist

D die Federkonstante
m die Masse des Körpers
g die Erdbeschleunigung
l die Länge des Gummi
x die Länge um die sich das Gummi dehnt

Das heisst, wenn Ihr m, g, l und x kennt könnt Ihr D bestimmen.

Und wenn Ihr D, m, g und x kennt könnt Ihr l bestimmen

(l+x) ist dann die Höhe von der Ihr aus den Körper fallen lassen müsst.

LG Icealater
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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Wir sind mehr oder weniger weit gekommen.

Naja, mein Lehrer hat uns ein Tipp gegeben, weil wir einfach nicht wissen, wie wir die seillänge auf das gewicht bestimmen können;
dass wir uns die zwei aufgaben nochmal besser durhclesen und nochmal überdenken:

-bestimmt die potentiellen energien, die massestücke in verschhiedenen Höhen haben.
schätzt damit die auslenkung der gummibänder ab. überprüft eure abschätzung im experiment.
-erstellt ein diagramm, in dem ihr die auslenkung s gegen die kraft f auftragt. nutzt die fläche untder dem Graphen, um die im Seil gespeicherte Spannernergie abzuschätzen.
Ihr könnt statdessen auch direkt ein auskenkungs- energie-diagramm erstellen.

er hat uns gerade darauf hingewiesen, als wir dabei waren, unterschiedlich das Seil zu verkürzen nachdem wir ein f/s-diagramm erstellt haben.

Was bedeuten diese Aufgaben? was soll ich jezzt machen?
Zu morgen muss ich ein Plan für die nächsten 2 doppletsdunen erstellen.
das ist die zeit, die ich noch für das projekt zeit habe, das bungee jumping in einem modell darstellen zu lassen.

Er meinte, nachher müssen wir vom graphen ablesen können und es hat nichts mit rechnen zu tun. (also den seil auf bestimmte körpermassen abzustimmen, glaube ich.)

danke!! Very Happy

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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Hausmann · Senior Member Anmeldungsdatum: 22.08.2009 Beiträge: 2505

Nebenbei die dringende Bitte, den Versuch ohne Lebewesen durchzuführen! (Der entsprechende DARWIN Award ist schon vergeben.)

ichbinsisyphos · Senior Member Anmeldungsdatum: 31.05.2007 Beiträge: 1377

Um nur die Dehnung auszurechen brauchst du nichts weiter als potentielle Energie und Energie der "Feder". Die Federkonstante bestimmst im Versuch.

Am Start- und Endpunkt ist die Geschwindigkeit = 0, daher die kinetische Energie = 0.

Potentielle Energie über unterem Totpunkt = Energie der Feder bei maximaler Auslenkung (ursprüngliche Seillänge abziehen!) am unteren Totpunkt. Aus der quadratischen Gleichung bekommst die Seillänge als Funktion der Masse.

Jumper2010 · Verfasst am: 09 Nov 2010 - 16:06:28 Titel:

Hilft dir dieser Link vielleicht weiter?

http://www.physik-im-unterricht.de/emg/G8__Physik_Kl_8/PH8-Versuche-Bungee.pdf

Das ist ein typischer Schulversuch, ist in der Theorie gut erklärt. Es ist nur die Frage, ob er bei einem praktischen Test weiterhilft?!

JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

Also. Wir haben endlich den ersten Schritt in die richtige Richtung!! Very Happy

Unzwar haben wir uns jetzt überlegt, da wir ja ein Graphen /tabelle brauchen, wo man ablesen kann bei welchem gewicht wir eine bestimmt seillänge nehmen können.

da das gewicht zwischen 20 und 200 gramm sein wird, haben wir uns entschieden, die turmhöhe jeweils zu verändern.
--> auch dazu: hat jemand ein vorschlag, wie man das machen kann?

naja, das ist nicht so wichtig.

Wichtiger ist, wie der Graph aussehen soll.

Also auf der x-achse soll s liegen. die zurückgelegte strecke.e
die dann unsere turmhöhe bestimmt.
--> wir wollen den körper kurz vor dem boden den tiefsten punkt erreicht haben lassen, also ca. 4 cm.
also ist h--> s+ 4cm

und auf der y-achse das gewicht. logisch.
oder halt andersrum. ist egal , oder? also was auf der y-achse und was auf der x-achse liegt Question

okey.wie komme ich zu so einem graphen/tabelle?

die gesamtenergie ist aus lageenergie, bewegungenegie und spannenergie.
ich habe das gefühl, es hängt mit den spannenergie zsm.
Die Lageenergie und die Spannenergie haben wir ausgerechnet für dem Rahmen 20-200gramm und mit einer Höhe von 149 cm. (s=145cm)
Aber für die Bewegungenergie fehlt mir diie Geschwindigkeit.
... v
wie finde ich die heraus? Question

könnte man das so machen, dass man den fall mit einer stoppuhr stopp, oder mit einer videokamera uafnimmt.
und dann s durch t nimmt.
also 145 cm durch die aufgenommene zeit?

Danke schonmal! Sagt bitte auch was ihr von den Überlegungen haltet.

Und noch eine Frage, wer davon vielleicht was weiß:
Wie kann ich so einen Sprung "spektakulär" mahchen?
Kann ich einen Wasserbecken drunter stellen , oder verändert das die Lageenergie?
Wie ändert das die Berechnungen?

PS: ich habe eigtl keine zeit mehr. Montag ist der Vortrag. Ich habe nur knapp 2,3 stunden zeit um die präsentation vor zu bereiten.

ok. das wars. hoffe ihr könnt mir helfen. danke!
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JasminKeks · Junior Member Anmeldungsdatum: 02.09.2010 Beiträge: 15

will mir den niemand helfen? Sad

mir läuft die zeit davon!...
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