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Impuls, Energie, Beschleunigung
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Crnk
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Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 24

BeitragVerfasst am: 12 Jan 2011 - 20:46:30    Titel: Impuls, Energie, Beschleunigung

Hallo miteinander,
kleine Frage zu einer Physikaufgabe aus unserem Grundstudium:

Eine Masse m = 50kg wird auf einen im Boden steckenden Nagel von der Höhe h = 3m fallen gelassen. Der Nagel bewegt sich daraufhin um 0,01m in den Boden hinein.

Frage: Arbeit W, die auf den Nagel verrichtet wird?
Lösungsvorschlag : E = m*g*h = 1,5kJ

Frage: Wie groß ist die als konstant angenommene Kraft F auf den Nagel?
Lösungsvorschlag: F = m*g = 500N

Frage: Wie groß ist die als konstant angenommene Beschleunigung a der Masse m nach dem Auftreffen auf den Nagel?
Lösungsvorschlag: ?


Könntet ihr mir vielleicht eine kurze Rückmeldung über meine Lösungsvorschläge geben?
Und beim letzten Aufgabenteil fällt mir gar nichts ein :\

Vorab vielen Dank,
Gruß Crnk
Screen
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Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 381
Wohnort: Stuttgart

BeitragVerfasst am: 12 Jan 2011 - 23:00:01    Titel:

Bei der letzten Aufgabe würde ich sagen: konstate a < g ,da die kinetische Energie in Verformungsenergie umwandelt wird, wenn die Masse auf den Nagel trifft. Eignetlich wirds doch abgebremmst ,also negative a ? o.0
Aber wie viel Energie benötigt man ,um einen Nagel 0,01 m in die Erde zu rammen ? o.0
Hausmann
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Anmeldungsdatum: 22.08.2009
Beiträge: 2959

BeitragVerfasst am: 12 Jan 2011 - 23:42:59    Titel:

Ich vermute den Hintergedanken, daß die gesamte Energie "in den Nagel" gehen soll, der Körper also komplett abzubremsen ist. Quasi als Hammer.
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3522

BeitragVerfasst am: 12 Jan 2011 - 23:48:15    Titel:

Zitat:
Frage: Wie groß ist die als konstant angenommene Kraft F auf den Nagel?
Lösungsvorschlag: F = m*g = 500N


Das entspräche bei einem Weg von 0,01m einer Arbeit von

W = F*s=500N*0,01m = 5 Nm = 5J

Und wo bleiben die restlichen 1455J? Gilt denn nicht der Energieerhaltungssatz?

ZUur letzten Frage:
Wie hängen Kraft und Beschleunigung miteinander zusammen?
Crnk
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Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 24

BeitragVerfasst am: 13 Jan 2011 - 02:34:19    Titel:

Ich hatte eigentlich nicht gehofft mit Gegenfragen zu bombadiert werden.
Ich kenne keinen Weg die Beschleunigung im Nagel auszurechnen, deswegen das Fragezeichen.
Jetzt bin ich mir auch noch unsicherer, was die Aufgaben davor betrifft.
Oder sind die korrekt gerechnet ?

Mfg,
Crnk
Systemdynamiker
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Anmeldungsdatum: 29.10.2008
Beiträge: 192

BeitragVerfasst am: 13 Jan 2011 - 06:12:51    Titel: Energie

Der Hammer besitzt vor dem Aufschlag eine kinetische Energie von 1500 J. Diese Energie geht zusammen mit dem Impuls durch den Nagel hindurch. Der Impuls gibt diese Energie in der Grenzschicht zwischen Nagel und Holz frei. Nimmt man an, dass der Impulsstrom konstant sei, dann kann man dessen Stärke rechnen (Arbeit der Kraft)

F = E/s = 1500 J/0.01 m = 150 kN

Nimmt man nun an, dass der Impulsstrom vom Hammer in den Nagel den gleichen zeitlichen Verlauf hat wie vom Nagel ins Holz, dann beschleunigt der Hammer mit -3000 m/s^2

Diese Aufgabe ist schwierig, wenn man die Bedeutung von Impuls und Energie für die Mechanik nicht kennt. Wenn man diesen Prozess mit einer einfachen Näherung (Nagel als Federkette) versucht hat zu modellieren, dann merkt man, wie komplex der Vorgang des Nagelns ist.
Crnk
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Anmeldungsdatum: 23.08.2009
Beiträge: 24

BeitragVerfasst am: 14 Jan 2011 - 13:39:26    Titel:

Hallo Werner,
vielen Dank für deine Antwort.

Aber woher stammen die -3000 m/s²
Für jegliche Berechnung fehlt mir doch die Zeit!

Gruß,
Crnk
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