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  #1  
Alt 05.06.20, 19:56
KeinPlan KeinPlan ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 05.06.2020
Beiträge: 5
Standard Aufprallende Kraft berechnen

Hallo,

Wenn eine Person mit einer Kugel direkt unter sich (also darauf sitzend wie der Baron von Münchhausen) mit einem Gesamtgewicht von 110Kg (Kugel 20Kg + Person 90Kg) irgendwo im freien Fall abspringt, ein Fels, wie hoch darf der Fels sein, um die Kugel mit einer Belastungsgrenze von 650Kg (das Gewicht wäre ohne Personengewicht) nicht zu überlasten?

Das ist kein Spass, ich sollte das wirklich wissen. Habe aber leider keine Ahnung von Physik solcher Art.

Wäre dankbar, wenn man die Höhe irgendwie heraus bekommen kann, und dass die Angaben so reichen.

Lg

Geändert von KeinPlan (05.06.20 um 19:59 Uhr)
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  #2  
Alt 07.06.20, 11:57
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.421
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von KeinPlan Beitrag anzeigen
Hallo,

Wenn eine Person mit einer Kugel direkt unter sich (also darauf sitzend wie der Baron von Münchhausen) mit einem Gesamtgewicht von 110Kg (Kugel 20Kg + Person 90Kg) irgendwo im freien Fall abspringt, ein Fels, wie hoch darf der Fels sein, um die Kugel mit einer Belastungsgrenze von 650Kg (das Gewicht wäre ohne Personengewicht) nicht zu überlasten?

Das ist kein Spass, ich sollte das wirklich wissen. Habe aber leider keine Ahnung von Physik solcher Art.

Wäre dankbar, wenn man die Höhe irgendwie heraus bekommen kann, und dass die Angaben so reichen.

Lg
Macht für mich so keinen Sinn, diese Aufgabe.
Es geht ja offenbar darum, die Kräfte beim Aufprall auf den Boden abzuschätzen, denn während des freien Falls wirken ja keine Kräfte.
Die Bremsung beim Aufprall hängt aber sehr von den Detals des Aufpralls ab (z.B. Beton oder Schaumstoff), die hier nicht gegeben sind.
Wo hast du diese Aufgabe her?
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  #3  
Alt 09.06.20, 15:57
KeinPlan KeinPlan ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 05.06.2020
Beiträge: 5
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Macht für mich so keinen Sinn, diese Aufgabe.
Es geht ja offenbar darum, die Kräfte beim Aufprall auf den Boden abzuschätzen, denn während des freien Falls wirken ja keine Kräfte.
Genau richtig. Aber darum gings halt, um den Aufprall.

Zitat:
Die Bremsung beim Aufprall hängt aber sehr von den Detals des Aufpralls ab (z.B. Beton oder Schaumstoff), die hier nicht gegeben sind.
Wo hast du diese Aufgabe her?
Das ist keine Aufgabe.
Ich muss das für mich selbst wissen.

Dann berücksichtige für die Kugel "Metall", und für den Untergrund einen "festen Erdboden".
Nichts aufgelockertes, weiches oder schlammiges, fest eben.

Es geht auch um kein haargenaues Ergebnis, nur damit ich das abschätzen kann.
Wäre die Felsenhöhe 2m, 5m, 10m, 50m, 100m?
Ich habe keine Ahnung wo man das ansiedeln muss.

Die Gewichte stehen ja oben im ersten Beitrag.

Geändert von KeinPlan (09.06.20 um 16:02 Uhr)
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  #4  
Alt 09.06.20, 19:15
Timm Timm ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.790
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Das hängt wie schon erwähnt von den Materialien ab. Die Belastungsgrenze der Kugel hängt von Eigenschaften wie Sprödigkeit, Verformbarkeit u.a. ab. Und natürlich auch vom Untergrund.

Was genau bedeutet "... nicht zu überlasten?"
__________________
Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus

Geändert von Timm (10.06.20 um 10:16 Uhr)
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  #5  
Alt 10.06.20, 01:01
Benutzerbild von soon
soon soon ist offline
Guru
 
Registriert seit: 22.07.2007
Beiträge: 676
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von KeinPlan Beitrag anzeigen
Wenn eine Person mit einer Kugel direkt unter sich (also darauf sitzend wie der Baron von Münchhausen) mit einem Gesamtgewicht von 110Kg (Kugel 20Kg + Person 90Kg) irgendwo im freien Fall abspringt, ein Fels, wie hoch darf der Fels sein, um die Kugel mit einer Belastungsgrenze von 650Kg (das Gewicht wäre ohne Personengewicht) nicht zu überlasten?
Ist deine Frage gleichbedeutend mit folgender Formulierung?

Eine frei fallende 20-kg-Kugel wird sanft von einer Federwaage aufgefangen. Aus welcher Höhe muss die Kugel fallen, damit die Waage bis zur Marke 650kg zusammengedrückt wird?
__________________
... , can you multiply triplets?
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  #6  
Alt 10.06.20, 11:21
KeinPlan KeinPlan ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 05.06.2020
Beiträge: 5
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von soon Beitrag anzeigen
Ist deine Frage gleichbedeutend mit folgender Formulierung?

Eine frei fallende 20-kg-Kugel wird sanft von einer Federwaage aufgefangen. Aus welcher Höhe muss die Kugel fallen, damit die Waage bis zur Marke 650kg zusammengedrückt wird?
Vielleicht war ich zu unpräzise, das kann sein.
Aber du hast es auf den Punkt gebracht.
So meinte ich das.
Nur dass die Kugel von einem "festen Erdboden" gestoppt wird

Allerdings, käme beim Aufprall noch das Gewicht der Person die oben drauf sitzt dazu.

Die Belastungsgrenze muss nicht ermittelt werden, sie ist schon vorgegeben mit 650Kg.
Gehen wir beim Material einfach mal von Aluminium aus.

Mir reicht das wirklich "grob". Wollte euch auch nicht zu lange beschäftigten damit...

Geändert von KeinPlan (10.06.20 um 12:09 Uhr)
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  #7  
Alt 10.06.20, 18:57
Timm Timm ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.790
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von KeinPlan Beitrag anzeigen
Die Belastungsgrenze muss nicht ermittelt werden, sie ist schon vorgegeben mit 650Kg.
Nein, das ist die Masse. Wenn nun die Belastungsgrenze doch keine Rolle spielt, dann ist auch keine Fallhöhe festgelegt. Oder anders, mit der Fallhöhe kannst du die Aufprall Kraft berechnen aber nicht eine Belastungsgrenze.
__________________
Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #8  
Alt 10.06.20, 20:11
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.374
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von KeinPlan Beitrag anzeigen
Dann berücksichtige für die Kugel "Metall", und für den Untergrund einen "festen Erdboden".
Dann wird die Kugel mit steigender Fallhöhe immer weiter zu einer runden Platte gedrückt, die am Rand eventuell etwas einreißt.

Über die Abmessungen und Daten kann man bestenfalls die Beschleunigungen und daraus resultierenden inneren Kräfte abschätzen.
__________________
Freundliche Grüße, B.

Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921
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  #9  
Alt 12.06.20, 02:46
KeinPlan KeinPlan ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 05.06.2020
Beiträge: 5
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Nein, das ist die Masse.
Physik ist nicht mein Ding, ich sehe schon.
Wenn ich die Kugel irgendwo "einspanne" und Druck aufbringe, wie in einem Schraubstock, drehe immer weiter zu, dann wird diese Druckkraft irgendwann 1430lbs erreichen, umgerechnet 650Kg. Von dieser "Kraft" (oder Belastung) spreche ich.

Zitat:
Wenn nun die Belastungsgrenze doch keine Rolle spielt, dann ist auch keine Fallhöhe festgelegt. Oder anders, mit der Fallhöhe kannst du die Aufprall Kraft berechnen aber nicht eine Belastungsgrenze.
Es müsste doch möglich sein, diesen oben von mir geschilderten Vorgang so umzumünzen, dass anstelle des Zusammenpressens ein freier Fall die "Belastung" für die Kugel ist. Kann man das nicht auch in Kilogramm umrechnen?

Dann wird die Kugel nicht zusammengepresst, sondern aus der Luft zu Boden geworfen. Ich sehe da keinen Unterschied....
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  #10  
Alt 12.06.20, 15:49
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.374
Standard AW: Aufprallende Kraft berechnen

Ich würde mal die Kraft berechnen, die ein hypothetisches äußeres Massenelement der Kugel bei der Abbremsung der Endgeschwindigkeit auf Null ausübt.

Dazu müsste man mal den Durchmesser der Kugel festlegen.

Das Massenelement mit einer Fläche A übt dabei eine gewissen Druck in N/m² auf das darunterliegende Massenelement aus. Ab einer gewissen Größe des Druckes kann das Material dann brechen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Stahl#...reckgrenze.svg

Siehe Diagramm von Stahl.

Die Aufgabe lautet also:

1) Berechne die Endgeschwindigkeit aufgrund des freien Falls aus einer Höhe h.
2) Berechne die Abbremsung in m/s² eines äußeren Elementes von dieser Endgeschwindigkeit auf Null auf der Strecke des Durchmessers der Kugel.
__________________
Freundliche Grüße, B.

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