Kettenkarrussel Kräfte

Erste Frage Aufrufe: 299     Aktiv: 05.05.2021 um 21:37

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Ich habe folgendes Szenario gegeben...

An einem Kettenkarrussel sind 10 Gondeln, gleichmäßig verteilt, an Ketten von 4 Meter Länge und im Abstand von 5 Metern zur Drehachse, aufgehängt. Das Karrussel ist voll besetzt und jeder der fährt wiegt 80 kg...

1. Fertigen sie ein Kräftediagramm für eine der Gondeln an (sie beobachten die die GLEICHFÖRMIGE KREISBEWEGUNG der Gondel). Stellen sie dann Kräftegleichungen nach dem 2. Newtonschen Axiom auf. Wie groß ist die Zugkraft T der Kette?



Hat da jemand eine Idee was ich tun muss und könnte mir da helfen? Ich bin gerade komplett überfordert.
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Ich muss noch ergänzen, dass sich die Gondeln in einem Winkel von Alpha= 45° bewegen. Das Karrussel soll als masselos und die Fahrgäste als Punktförmig betrachtet werden.   ─   matti90 05.05.2021 um 17:00
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Hallo matti90,

ja, die berühmte Kettenkarrusselaufgabe. Immer das gleiche Szenario und immer nicht ganz einfach.

Meine ersten Tipps:
1) Mache dir eine saubere Skizze.
2) Zeichne die Gewichtskraft ein.
3) Jetzt verlängerst du die Kettenkraft, sodass du einen Winkel zwischen der Gewichtskraft und der Kettenkraft erkennen kannst.

Dieser Winkel ist das Problem. Normalerweise wird er angegeben. Hier bei dir aber nicht.
Der Winkel hängt natürlich von der Drehgeschwindigkeit ab. Das musst du damit allgemein ausdrücken.
ahhhhhh. :-) Habe den Winkel gesehen. Das steht er ja. 45°, es ist ein Fest. Jetzt ist alles klar! Puhhh, Glück gehabt.

Da du den Winkel nun kennst, kannst du wunderbar ein Kräftedreieck zeichnen.
Gewichtskraft nach unten, Kettenkraft durchgezogen (also nach schräg unten rechts zum Bsp. (wenn die Gondel rechts hängt)) und Fliehkraft nach rechts außen.
Jetzt kannst du über den Kosinus die Kettenkraft ausrechnen. Fertig.

Über das gleiche Dreieck kannst du auch über den Tangens die Fliehkraft F_z ausrechnen. (F_z = m *v^2 / r ).
Hier hast du aber 2 Unbekannte drin, v und r.

Da du die Länge der Kette kennst kannst du auch noch über den Winkel die Verschiebung des Sitzes nach außen ausrechnen.
Das dann plus den Abstand zur Drehachse und die hast den Abstand von Gondel zur Drehachse und somit den Radius der Kreisbewegung r.

Das setzt du jetzt in deine Fliehkraft ein und schwups erhältst du die Bahngeschw. v.

Ich hoffe, ich konnte dir helfen.

Viele Grüße,
Max Metelmann

P.S. Bei YouTube findest du unter "Physik mit c" eine Fülle an Erklärvideos zu unterschiedlichsten Themen.
Auf meiner Webseite ist auch alles sortiert verfügbar. Schau doch mal rein. Ich freue mich über Unterstützung :-)
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Ja eigentlich ist die Skizze mein größtes Problem. Ich hab keine Ahnung wie genau dieses Kräftediagramm und diese Kräftegleichung aussehen müsste. (wurde uns auch nie richtig gezeigt) dementsprechend verstehe ich von deiner, eigentlich sehr guten, Erklärung auch nur die Hälfte... Hahaha danke dir trotzdem!!!! Hat mir auf jeden Fall schon ein Stück weiter geholfen.   ─   matti90 05.05.2021 um 17:41

Darf ich mal so blöd fragen, welche Kraft genau mit der Kettenkraft gemeint ist? Gibt es dafür ein direktes Formel zeichen?   ─   matti90 05.05.2021 um 18:15

Hallo Matti, ich glaube, dass einfachste ist, wenn ich dir das kurz in meinem virtuellen Physikraum erkläre. Das geht einfach schneller, als dieses getippe.
Ich bin noch online. Muss korrigieren :-) Schreib einfach, wenn du noch Zeit hast, dann stelle ich den Link hier ein!
  ─   max.metelmann 05.05.2021 um 21:37

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