1. Klasse HTL: Kraft, Energie Bsp

1. offizieller Beitrag

    hey leuz

    wir haben bald test und ich bin nicht so der pro in ph und wollt euch wegen einem bsp. fragen:

    Eine horizontale Kraft von 200N bewegt einen Körper der Masse 50kg auf einer rauen, horizontalen Ebene mit Reibungskoeffizient 0,1 100m weit.
    Welche Arbeit wird a) gegen die Reibungskraft b) gegen die Gravitationskraft verrichtet?
    Was wird aus der überschüssigen Energie? Welche Geschw. hat der Körper am Ende?

    Ich habs mal versucht so zu lösen(was aber nicht stimmt):

    F_r = My * F_n = 0,1 * 200 = 20

    W = 20 * 100 = 2000J = 2kJ

    Bitte um Hilfe :cry:

    • Offizieller Beitrag

    Hi!

    F_r = My * F_n = My * F_g = My * m * g = 0,1 * 50kg * 9,81 N/kg = 49,05N

    Reibarbeit = Kraft (in diesem Fall die Reibungskraft) mal Weg
    W1 = F * s = F_r * s = 49,05N * 100m = 4,9 kJ

    Kraft gegen die Gewichtskraft = Gewichtskraft * Strecke (der Gegenstand wird horizontal bewegt, also um 0m nach oben/unten)
    W2 = F * s = F * 0 = 0 J

    Der Rest der Energie wird für die Beschleunigung des Körpers aufgebracht.
    Rest der Energie: W3 = (F_h - F_r) * s = (200N - 49,05N) * 100m = 15,1 kJ

    Die Geschwindigkeit des Körpers können wir über den Energieerhaltungssatz ausrechnen:
    W3 = E_kin
    W3 = 1/2 * m * v²
    v = wurzel((2 * W3) / (m)) = wurzel((2 * 15,1kJ) / 50kg) = 24,6 m/s


    LG nif7

    super danke für die beschreibung, aber eins hab ich noch nciht so ganz verstanden!

    kannst du mir das mit dem rest der energie nochmal genauer erklären?

    und warum ist W3 = E_kin?

    thx

    • Offizieller Beitrag

    Grundsätzlich wird der Körper durch eine Kraft von 200N beschleunigt. Es gibt jedoch eine Reibungskraft, die dieser entgegenwirkt und die deswegen nicht dazu beiträgt, den Körper zu beschleunigen. Zieht man die Energie, die zum Überwinden der Reibung aufgebracht werden muss, von der insgesamt zur Verfügung stehenden Energie ab, so bekommt man W3, der Anteil der Gesamtenergie, die zur Beschleunigung aufgewendet wird.

    Dies erklärt auch die Gleichung E_kin = W3:
    Die Energie W3 (s.o.) und die Beschleunigungsenergie/kinetische Energie (E_kin), die der Körper am Ende der Beschleunigung hat, sind gleich groß, weil Energie nicht "verschwinden" kann (Energieerhaltungssatz) und somit die gesamte Arbeit W3 für die Beschleunigung aufgewendet wird.

    LG nif7