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An die Physiker unter euch ;)

Dieses Thema im Forum "Off-Topic-Location" wurde erstellt von Yana, 25 November 2003.

  1. Yana
    Verbringt hier viel Zeit
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    vergeben und glücklich
    Ich bin gerade am Rätseln und zwar über folgende Aufgabe aus dem Unterricht:
    Warum ist die erste Hürde einer Achterbahn am größten?

    Vermutet wurde bisher, dass die Bahn durch die Anfangshürde erstmal in Schwung kommt und dadurch die folgenden, kleineren Hürden überwinden kann. Unser Lehrer meinte, das wäre nur zum Teil richtig *hmpf*.

    Weiss da jemand besser bescheid? :smile:
     
    #1
    Yana, 25 November 2003
  2. xross
    Verbringt hier viel Zeit
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    vergeben und glücklich
    Naja, er wollts wohl anders formuliert haben :ratlos:
    Die erste Hürde muss am größten sein, weil bei jeder nachkommendem Hürde die Lage/- Bewegungsenergie wegen den Reibungsverlusten (Luft- und Rollwiderstand) kleiner ist. In der Theorie könnt aber natürlich jede Hürde gleich hoch sein! (so wird ja auch gerechnet, bis zum Abi - alles total unrealistisch *g*)
    Mehr fällt mir grad auch net dazu ein, hatte ja aber auch nur Physil-LK :grin:
     
    #2
    xross, 25 November 2003
  3. Yana
    Verbringt hier viel Zeit Themenstarter
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    vergeben und glücklich
    Ok, alles klar *g*. Ich habs mir einfach mal notiert und vielleicht kommen ja noch weitere Statements!

    Danke arcus :smile:
     
    #3
    Yana, 25 November 2003
  4. Sokrates
    Gast
    0
    am ersten "berg" wird die bahn ja bekanntermaßen nach oben gezogen - und nimmmt somit an potenzieller energie zu. nach dem die bahn die spitze erreicht hat, wird sie "von außen" nicht mehr beschleunigt, kann also im verlauf der fahrt nicht mehr potenzielle energie erhalten. ergo würde sie eine steigung, die höher ist als die erste nicht bewältigen können.

    man kann sich auch einen flummi vorstellen. wenn man ihn fallen läßt, dann springt er nie höher, als er beim loslassen gehalten wurde. wohlgemerkt darf man ihn beim loslassen nicht beschleunigen.

    greetz
     
    #4
    Sokrates, 25 November 2003
  5. xross
    Verbringt hier viel Zeit
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    vergeben und glücklich
    halt ich für nicht richtig! der wagen wird nur für den mitfahrer nach oben "gezogen", dass liegt ganz allein an der massenträgheit - und seit wann bewirkt die trägheit ein zuwachs von potenzieller energie? das kann man sich bildlich vielleicht so vorstellen das der mögliche zuwachs an energie dadurch vernichtet wird, dass der wagen auf schienen fährt (und somit nicht abheben kann) und somit die kräfte (= mehr oder weniger dann energie)
    nicht in einen energiezuwachs investiert werden könne.

    mein ja nur :smile:
     
    #5
    xross, 25 November 2003
  6. Sokrates
    Gast
    0
    *kratz* ich bin nicht sicher, ob ich dich richtig verstehe - aber mit massenträgheit hat das wenig zu tun. die potenzielle energie hängt von der masse eines körpers und seiner entfernung zum (gedachten) gravitationszentrum ab - beim nach-oben-befördern wird logischer weise der abstand der bahn zum gravitationszentrum (bzw. für eine vereinfachte rechnung zur erdoberfläche) größer, somit nimmt die potenzielle energie zu.

    beim "runterrauschen" wird nun ein teil der potenziellen energie in kinetische und wärmeenergie umgewandelt - aber die gesamtsumme der energiearten ist konstant! das heißt also, wenn die bahn bei der anfahrt auf einen berg kinetische energie wieder in potenzielle energie umwandelt, kann nicht mehr potentielle energie als am anfang vorhanden sein.

    die massenträgheit bewirkt im grunde nur, daß man kräfte zum beschleunigen benötigt.

    greetz
     
    #6
    Sokrates, 25 November 2003
  7. xross
    Verbringt hier viel Zeit
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    vergeben und glücklich
    @Sokrates:
    Dein 2ter Absatz is mir klar - widerspricht sich aber überhaupt nicht mit meinen Aussagen :zwinker
    Beim Ersten werd ich net schlau - sicher wird die potentielle Energie größer wenn der Karren den Buckel hochfährt, und auch klar das die Erdanziehung da die Hauptrolle spielt....aber was tut das zur Sache?
    Glaub dein Fehler is das du denkst: Wagen = Flummi!?
     
    #7
    xross, 25 November 2003
  8. Sokrates
    Gast
    0
    was das zur sache tut? die potenzielle energie ist nun mal das, was den karren überhaupt veranlaßt, beim herunterfahren schneller zu werden - naja, es ist die gravitationskraft, aber ohne die gäbe es in diesem falle keine potenzielle energie. ohne potenzielle energie würde das ding gar nicht daran denken, den hügel runterzufahren sondern der massenträgheit zufolge einfach die aktuelle geschwindigkeit (als vektor wohlgemerkt) beibehalten - also einfach "durch die luft davonschweben". du brauchst dir ja so eine bahn nur mal im schwerelosen raum vorzustellen.

    ich möchte dir nicht auf die füße treten, aber ich bin überzeugt, daß bei mir kein fehler steckt.

    greetz
     
    #8
    Sokrates, 25 November 2003
  9. User 5089
    Verbringt hier viel Zeit
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    nicht angegeben
    Genau das ist der springende Punkt!

    Die Bahn gewinnt beim Hochziehen _relativ zu den anderen Hürden_ (siehe weitergeführte Diskussion) an potentieller Energie, die beim Herabfahren in kinetische Energie umgewandelt wird. Ihre kinetische Energie muss genug sein, um trotz aller Verluste auch die letzte Hürde meistern zu können.

    Der Vergleich mit dem Flummi ist so abwegig nicht: Der Flummi kann, wenn er, wie bereits geschrieben, unbeschleunigt fallen gelassen wird, niemals eine größere Höhe erreichen als diejenige, die er bei Versuchsbeginn inne hatte (analog zu den Hürden). Warum das? Der Flummi benötigt zum Überwinden der Erdanziehung/Gravitationskraft kinetische Energie, die beim zunehmenden Aufstieg in potentielle Energie umgewandelt wird.
    In dem Punkt, an dem v(Flummi) = 0 beträgt, ist die gesamte kinetische in potentielle Energie verwandelt worden. Durch die diversen Verluste (Luftwiderstand, scheinbar gerade in Mode :grin: sowie die Verformung) nimmt der Betrag der kinetischen Energie laufend ab. Daher nimmt auch die Aufstiegshöhe ab. Nebenbei würde eine unmotivierte(!) Energiezunahme dem Energieerhaltungssatz widersprechen.

    [EDIT] Der folgende Absatz stimmt nicht.
    Aber jetzt noch eine kleine Spitzfindigkeit: Würde unter den schwebenden/nach oben hüpfenden Flummi ein Tisch gestellt, könnte er natürlich höher hüpfen. Dies erklärt aus dem durch den Tisch geänderten Bezugsniveau.
     
    #9
    User 5089, 25 November 2003
  10. Sokrates
    Gast
    0
    sofern der flummi durch den tisch nicht beschleunigt wird, stimmt das nicht. wie soll das denn funktionieren? sobald du den tisch unter den flummi stellst, verringert sich auch die potenzielle energie, da du ja den tisch eben als bezugspunkt nehmen mußt.

    oder hab ich dich falsch vertanden? der flummi kann nur durch das unterstellen eines tisches definitiv keine größere absolute höhe erreichen als ohne tisch.

    greetz
     
    #10
    Sokrates, 25 November 2003
  11. User 5089
    Verbringt hier viel Zeit
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    4
    nicht angegeben
    Da hast Du wohl Recht...
    Das Bezugsniveau wirkt sich natürlich auf die potentielle Energie des Flummis aus.
    Stimmt nicht und geht nicht. :cool2:
     
    #11
    User 5089, 25 November 2003
  12. 123hefeweiz
    0
    Nee, kann er wirklich nicht. Ein massebehafteter Körper wie ein Flummi oder eben ein Achterbahnwagen kann verschiedene Energiepotentiale haben, relevant sind hier nur Lageenergie und Bewegungsenergie. Am höchsten Punkt der Bahn ist die Bewegungsenergie gleich null und die Lageenergie maximal (1/2 h * g ^2). Unmittelbar vor dem Aufprall ist die Lageenergie praktisch gleich null und die kinetische Energie maximal (E = 1/2 v * s ^2). Soviel zur Theorie.

    Der Flummi kann also nur die Energie, die er während des Falls vom Scheitelpunkt auf den Tisch gewonnen hat wieder umsetzen. D. h. fällt er statt 2 m nur 1 m tief, so springt er wegen der niedrigeren Energie wahrscheinlich nur 95 cm hoch.

    All's klar?
    hefe
     
    #12
    123hefeweiz, 25 November 2003
  13. xross
    Verbringt hier viel Zeit
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    0
    vergeben und glücklich
    @Sokrates, jetzt nach der Erklärung isses mir nun klar wie du dein erstes Posting gemeint hattest *Licht auf geht* - dann passt das auch :smile: Hatte das etwas sehr missverstanden.
    Und ich fühl mich auch in keinster Weise auf die Füße getreten, wenn jemand ne andere Meinung begründet darstellen kann.

    Ich hatte auch das mit dem Flummi falsch verstanden, nämlich so das du den Wagen mit dem Flummi vergleichst. Und zwar so, dass der Flummi im Umkehrpunkt durch seine Eigenart aus sich selber mehr oder weniger Energie rausholt (also mehr oder weniger ein Impuls/Stoß).

    hehe, hast du dir schonmal die Mühe gemacht bei ner beliebigen Bewegung den Luftwiderstand miteinzurechen? Krass, wie falsch alles in der (Schul-)Theorie ist. Lustig ist vorallem das Beispiel, wenn man berechnet wie hoch man abspringen müsste um Lichtgeschwindkeit beim Aufschlag zu erreichen (mit der Annahme, dass das Erdmagnetfeld homogen und unendlich ist) ohne Reibungsverluste :clown:
     
    #13
    xross, 25 November 2003
  14. 123hefeweiz
    0
    Lichtgeschwindigkeit??? Laut Einstein nur für Teilchen ohne Ruhemasse möglich... und praktisch noch nicht widerlegt *g*

    Gruß
    hefe
     
    #14
    123hefeweiz, 25 November 2003
  15. xross
    Verbringt hier viel Zeit
    186
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    0
    vergeben und glücklich
    hehe, trink n hefe mehr und die Sache sieht ganz anders aus :grin: Scheise Praktiker, es leben die Theroretiker :zwinker: - Rechnerisch lässt sich das doch alles herrlich simple ausrechnen, deshalb is Physik ja auch relativ einfach *g*
     
    #15
    xross, 25 November 2003
  16. User 9364
    Verbringt hier viel Zeit
    942
    103
    7
    Verheiratet
    @hefeweiz: Bin mir nicht so sicher, weil ich schon seit dem dritten oder vierten Semester kein Physik mehr hatte. Aber ich glaube die Formeln für kinetische und potentielle Energie sind etwas anders.
    Epot=m*g*h (masse*Erdbeschleunigung*Höhe zur Bezugsebene)
    Ekin=m*v²/2 (masse*Geschwindigtkeit/2)

    Ansonsten ist es aber richtig. Die Summe der beiden Gleichungen muss immer konstant sein.
    Auf der Bezugsebene ist Epot=0. Auf der maximalen Höhe (Startpunkt) ist Ekin=0.
    Laut Energieerhaltungssatz kann Energie nicht entstehen oder verschwinden. Nur umgewandelt werden.
    Bei einer Achterbahn wird die Energie in Reibungsenergie (hauptsächlich Wärme) umgewandelt. Da nur am Beginn der Fahrt Energie zugeführt wird, kann ab dem Loslassen die Achterbahn nicht wieder diese Höhe erreichen.
    Daher müssen die folgenden Hügel kleiner sein als der erste.
     
    #16
    User 9364, 26 November 2003
  17. Mad Banana
    Mad Banana (34)
    Verbringt hier viel Zeit
    10
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    0
    Verliebt
    Es gibt da noch eine andere Erklärung... Weshalb ist der First Drop am grössten? Weil der First Drop am meisten Spass machen muss und auch am meisten Spass macht. Wer mit dem Begriff "First Drop" nichts anfangen kann, der kann sich die Grundlagen unter diesem Link aneignen.

    Zwar bin ich kein Physiker, doch die Antwort weshalb der First Drop meistens am grössten ist, kann man durch die Existenz von Luftwiederstand und Reibung erklären. Wären keine Energieverluste (ja ich weiss, dass man Energie nicht vernichten sondern nur umwandeln kann) zu verzeichnen, dann könnte man alle Camel Backs gleich gross machen. Dummerweise sind diese Bedingungen auf dem Planeten Erde nicht in der nötigen Grössenordnung zu erschaffen, weshalb bei den meisten Anlagen der First Drop am grössten ist. Zudem ist es meist erwünscht, dass der Zug wieder in die Station zurückkehrt, weshalb die Strecke immer "bergab" führen muss. Aber auch da gibts Ausnahmen denken wir nur an die ganzen LIM und LSM Antriebe... Wens interessiert, der sollte sich mit RCDB auseinandersetzen, der RollerCoaster DataBase: Guckst du hier! :grin:
     
    #17
    Mad Banana, 26 November 2003
  18. 123hefeweiz
    0
    ...ähm... ich glaube, geraucht hat er auch! *bg*

    Gruß
    hefe
     
    #18
    123hefeweiz, 26 November 2003

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