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Beschleunigung in Abh. der Geschwindigkeit - Kinematik


 
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Arbeit/ leistung (problem bei einer Aufgabe, hab lösung) :: Wurfbewegung  
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Nixo



Anmeldedatum: 19.03.2010
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: Fr März 19, 2010 3:52 pm    Titel: Beschleunigung in Abh. der Geschwindigkeit - Kinematik Antworten mit Zitat

Ein Hallo an alle Physiker und die, die es werden wollen.

Habe Probleme bei der Ber. folgender Aufgabe.
x=(g/k²)(kt+e^-kt), wobei g und k konstante Werte darstellen.
Es ist die Anfangsgeschwindigkeit des Punktes und die Beschleunigung des desselben in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit zu bestimmen.

Die Anfangsgeschwindigkeit habe ich ermittelt, sie beträgt 0.
Dabei wurde die x(t) nach v(t=0) abgeleitet.

Aber wie soll die Formel für die Beschleunigung( a(v) ) ermitelt werden?

Danke für eure Hilfe.
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Fr März 19, 2010 5:44 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Nixo hat Folgendes geschrieben:
Aber wie soll die Formel für die Beschleunigung( a(v) ) ermitelt werden?


Die Beschleunigung ist bekanntermaßen die zweite Ableitung des Weges nach der Zeit.

Was Du nicht gesagt hast ist, dass x die Dimension einer Länge hat, also einen Weg darstellen soll. Wie soll man sonst wissen, was man ableiten soll, um Geschwindigkeit und Beschleunigung zu erhalten. Man kann sich das zwar alles zusammenreimen, was allerdings erschwert wird durch Deine Aussage, g und k seien konstante Werte. Bei einer solchen Aussage gehe ich zunächst mal davon aus, dass es sich um Zahlenwerte handelt. Eindeutiger wäre gewesen, g und k als konstante physikalische Größen zu bezeichnen (bestehend aus Zahlenwert und Einheit). Nun, ich hab' auch so rauskriegen können, nämlich durch Dimensionsanalyse, dass es sich bei g um eine Beschleuingung handelt und bei k um den Kehrwert einer Zeit. Soviel zur Klarheit. Zurück zum eigentlichen Problem.

Bevor Du protestierst, dass Du bei der Ableitung der Geschwindigkeit (zweite Ableitung des Weges nach der Zeit) ja die Beschleunigung in Abhängigkeit von der Zeit bekommst, was Du gar nicht willst, sondern Du willst ja die Beschleunigung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, lass' Dir sagen, dass es eine andere Aussage für die Beschleunigung nicht gibt. Also erstmal das hinschreiben, was physikalische Wahrheit ist.

Für die Geschwindigkeit hast Du, wenn Du richtig abgeleitet hast, herausbekommen

v = (g/k)*(1-e^-kt)

Wenn Du das nochmal ableitest, erhältst du die Beschleunigung:

a = g*e^-kt

---> e^-kt = a/g

Das setzt Du in Deine Geschwindigkeitsformel ein und erhältst letztlich

a = g - k*v
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Nixo



Anmeldedatum: 19.03.2010
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: Sa März 20, 2010 10:49 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

erstmal vielen Dank für die schnelle und ausführliche Erklärung.

Ergebnis stimmt, nur versteh ich die umwandlung in a(v) nicht ganz.

Wir haben:

v(t)=g/k * (1-e^-kt)

a(t)=g * e^-kt --> a(t)/g=e^-kt

Einsetzen:

v(t)=g/k * (1 - a(t)/g) ---> a(t)=g - v(t)*k


Wo ist mein Denkfehler?
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Nixo



Anmeldedatum: 19.03.2010
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: Sa März 20, 2010 10:54 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hätte da noch eine Aufgabe:

Möchte aber in dieser wirklich nur den Ansatz wissen und den Rest versuchen selber zu lösen.

Ein Geschoss verläßt mit einer Anfangsgeschw. von Vo=200m/s eine um 30° gegen die Horizontale geneigte Kanone.

ges. Scheitelhöhe der Bahn bzw. die Zeit (mit Hilfe der Zeit kann ich die Scheitelhöhe ausrechnen, nur fehlen mir bei meinen Gl. immer jeweils zwei Größen)

Danke
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Hausmann



Anmeldedatum: 04.11.2009
Beiträge: 635

BeitragVerfasst am: Sa März 20, 2010 11:21 am    Titel: Antworten mit Zitat

Mit Geschwindigkeit und Winkel hast Du die Komponente (Geschwindigkeitsanteil) nach oben (Winkelfunktionen bekannt?). Und mit Energiesatz könnte man daraus die Steighöhe berechnen.

mfG

_________________
TEX: https://addons.mozilla.org/en-US/firefox/addon/748
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Nixo



Anmeldedatum: 19.03.2010
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: Sa März 20, 2010 11:44 am    Titel: Antworten mit Zitat

Winkelbez. sind bekannt, sollte aber doch auch ohne dem Energiesatz mgl. sein. Mit Formeln des schrägen Wurfes.......
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Sa März 20, 2010 5:20 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Nixo hat Folgendes geschrieben:
Moin,

erstmal vielen Dank für die schnelle und ausführliche Erklärung.

Ergebnis stimmt, nur versteh ich die umwandlung in a(v) nicht ganz.

Wir haben:

v(t)=g/k * (1-e^-kt)

a(t)=g * e^-kt --> a(t)/g=e^-kt

Einsetzen:

v(t)=g/k * (1 - a(t)/g) ---> a(t)=g - v(t)*k


Wo ist mein Denkfehler?


Wieso glaubst Du, du hättest einen Denkfehler? Du hast genau dasselbe raus, wie ich Dir vorgerechnet habe. Und dazu hast Du gesagt, dass das Ergebnis stimmt (also offenbar mit der Musterlösung übereinstimmt). Ich versteh Dich nicht ganz.
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Sa März 20, 2010 5:24 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Nixo hat Folgendes geschrieben:
Winkelbez. sind bekannt, sollte aber doch auch ohne dem Energiesatz mgl. sein. Mit Formeln des schrägen Wurfes.......


Du hast Dir die Antwort für den Ansatz (mehr willst Du ja nicht) schon selbst gegeben: Formeln des schrägen Wurfes. Davon gibt es zwei: Eine für den Weg (hier Steighöhe), eine für die Geschwindigkeit (im Gipfelpunkt ist die Vertikalgeschwindigkeit Null).
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Nixo



Anmeldedatum: 19.03.2010
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: So März 21, 2010 10:15 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Zitat:
Wieso glaubst Du, du hättest einen Denkfehler? Du hast genau dasselbe raus, wie ich Dir vorgerechnet habe. Und dazu hast Du gesagt, dass das Ergebnis stimmt (also offenbar mit der Musterlösung übereinstimmt). Ich versteh Dich nicht ganz.


Wenn ich die Lösung ganz stur in die Geschw.formel einsetze ist mein Ergebnis a(t) Beschleunigung in Abh. der Zeit und nicht wie richtig in Abh. der Geschw.

Das verstehe ich nicht.....
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Nixo



Anmeldedatum: 19.03.2010
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: Mo März 22, 2010 8:05 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Könnte mir das bitte jmd. erklären.....

Danke
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GvC



Anmeldedatum: 22.02.2009
Beiträge: 1362

BeitragVerfasst am: Di März 23, 2010 10:27 am    Titel: Antworten mit Zitat

Da gibt es nichts weiter zu erklären. Du hast

a = g - k*v

also a in Abhängigkeit von v. Wenn v seinerseits eine Funktion von t ist, sei's drum. Dennoch lässt sich bei einer bestimmten Geschwindigkeit v die Beschleunigung a bestimmen.
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