Lösen physikalischer Probleme mit Reibung und / oder mehr als drei Kräften Die folgenden Seiten sind für das selbständige Erarbeiten eines physikalischen Inhalts konzipiert. Nehmen Sie sich Zeit dazu, denn der Stoff wird an der Tafel nicht mehr wiederholt werden. Die Thematik wird schrittweise erörtert. Gehen Sie wirklich erst dann zur nächsten Seite, wenn Sie den letzten Schritt begriffen haben. Sollten beim Bearbeiten irgendwo unüberwindliche Fragen auftreten, so posten Sie diese unter forum.physica.ch Die Präsentation wurde mit Office 2003 erstellt und benutzt die darin vorhandenen Animationsmöglichkeiten! Kantonsschule Solothurn, Reto Basler Stotzer 2007 1

Lösen physikalischer Probleme mit Reibung Problem: Beim Curling werde ein polierter Stein mit einer Geschwindigkeit von 4 m/s fortgestossen. Wie weit gleitet der Stein, wenn der Reibungskoeffizient 0.02 beträgt? Lösung: FG FNormal FR x Wichtig: die Reibungskraft muss entgegen der Bewegungsrichtung zeigen - sie verzögert das Objekt! Erstellen Sie eine Skizze der Situation, inklusive aller Kräfte und klicken Sie dann zweimal! Gegeben: v0 = 4 m/s v1 = 0 m/s m = 0.02 Gesucht: Ds = ? Erstellen Sie eine Liste mit den gegebenen und gesuchten Grössen und klicken Sie dann zweimal! oder in Beträgen: Das Minuszeichen berücksichtigt die Tatsache, dass die Reibungskraft entgegen der Bewegungsrichtung zeigt. Nun wird ersetzt, aus und folgt Auflösen liefert dann Wie lautet die Kräftebilanz? Aufschreiben und 2x klicken... Kantonsschule Solothurn, Reto Basler Stotzer 2007 2

Lösen physikalischer Probleme mit Reibung Hinweise zur Lösung wurde nach a aufgelöst zu Die Skizze und die Kräftebilanz kann auf beliebig viele Situationen übertragen werden, bei denen irgendein Objekt entlang einer Strecke aufgrund der Reibung an Geschwindigkeit verliert. Wichtig ist dabei zu erkennen, dass IN Bewegungsrichtung keine Kraft wirkt, da in diesen Situationen das Objekt antriebsfrei ist. Kantonsschule Solothurn, Reto Basler Stotzer 2007 3

Lösen physikalischer Probleme mit Reibung Wir kommen nun zu Fragestellungen, bei denen ein Objekt beschleunigt werden soll und gleichzeitig eine Reibungskraft wirkt. Auch diese Aufgaben sind nicht schwierig, wenn Sie die entsprechende Skizze sauber machen und alle Kräfte berücksichtigen! Kantonsschule Solothurn, Reto Basler Stotzer 2007 4

Lösen physikalischer Probleme mit Reibung Problem: Ein Holzklotz mit einer Masse von 200 g soll auf einer horizontalen Holzunterlage mit 0.5 m/s2 beschleunigt werden. Wie gross muss die erforderliche Zugkraft sein, wenn die Reibungszahl 0.4 beträgt? Lösung: x FG FNormal FR Wichtig: die Zugkraft ist grösser als die Gleitreibungskraft - sonst würde der Holzklotz nicht beschleunigt werden! FZug Erstellen Sie eine Liste mit den gegebenen und gesuchten Grössen und klicken Sie dann zweimal! Gegeben: m = 0.200 kg a = 0.5 m/s2 m = 0.4 Gesucht: FZug = ? Erstellen Sie eine Skizze der Situation, inklusive aller Kräfte und klicken Sie dann zweimal! oder in Beträgen: mit folgt Einsetzen liefert dann Wie lautet die Kräftebilanz? Aufschreiben und 2x klicken... Kantonsschule Solothurn, Reto Basler Stotzer 2007 5

Lösen physikalischer Probleme mit Reibung Die Skizze und die Kräftebilanz kann wiederum auf beliebig viele Situationen übertragen werden, bei denen irgendein Objekt beschleunigt wird und gleichzeitig eine Reibungskraft wirkt - dabei ist es unerheblich, welche Ursache die Reibungskraft hat (Oberflächenreibung, Luftwiderstand...) Kantonsschule Solothurn, Reto Basler Stotzer 2007 6