Hallo,
ein Kommilitone und ich kommen gerade auf keinen grünen Zweig was die
Kraftwirkung mehrer Teilkräfte angeht.
Zur Entschuldigung vorweg: wir sind Elektrotechniker und TM liegt schon
eine Weile zurück...
Bei Federn ist uns bekannt, dass es einen Unterschied macht, ob sie
parallel oder in Reihe einer Last ausgesetzt werden.
Zumindest was die resultierende Federkonstante betrifft.
Aber wie ist das allgemein?
Angenommen da liegt eine Masse auf dem Boden.
a) Zwei Seile sind parallel (nebeneinander) an der Masse befestigt.
Person1 zieht mit Kraft F1 und Person2 mit Kraft F2 an jeweils einem
Seil.
b) Ein Seil ist an der Masse befestigt. Person1 und Person2 stehen
hintereinander am Steil und ziehen mit den Kräften F1 und F2.
Ist in beiden Fällen die Zugkraft gleich groß?
Solange F1=F2 ist sehe ich kein Problem.
Aber was ist wenn F1 nicht gleich F2 ist?
Führt das nicht zu unterschiedlichen Beschleunigungen der Masse durch
die unterschiedlichen Kräfte (a=F/m), und behindern sich in ein einem
"starren" System (wenn man statt Seile Stäbe verwendet) die Kräfte nicht
gegenseitig?
Und zwar unterschiedlich, je nach Parallel- oder Reihenschaltung?
Btw:
Das das Basics sind, ist uns schon bewusst.
Aber wir können es uns momentan einfach nicht plausibiliseren.
mb schrieb:> Aber was ist wenn F1 nicht gleich F2 ist?
Wie so oft, kommt drauf an.
Solange die Masse still liegt: Fges = F1 + F2
Bewegt diese sich, wird es komplizierter.
Kann diese sich drehen oder nicht?
kdgfkjlv
kdgfkjlv schrieb:> Bewegt diese sich, wird es komplizierter.> Kann diese sich drehen oder nicht?
Es geht um keinen konkret vorliegenden Fall, sondern um das Prinzip.
Von daher wäre der allgemeine Fall interessant: in Bewegung und drehbar.
Gibt es Stichworte, nach denen man Recherchieren könnte?
Hallo
Die Summe aller Wirkenden Kräfte (F=m*a und F1, F2, Reibungskraft,
usw...) auf einen Körper ist Null (2. Newton) und Kräftedreieck (cos,
sin, tan, Phytagoras) verwenden. Kraftpfeile die addiert werden, sollten
alle in einer Richtung zeigen (lin. abhängig sein) Ich hoff ich hab eure
Frage richtig verstanden... Grüße
mb schrieb:> Ist in beiden Fällen die Zugkraft gleich groß?
Welche ist "DIE" Zugkraft? F1? F2? F_gesamt?
> Solange F1=F2 ist sehe ich kein Problem.> Aber was ist wenn F1 nicht gleich F2 ist?
???
> Führt das nicht zu unterschiedlichen Beschleunigungen> der Masse durch die unterschiedlichen Kräfte (a=F/m),
Wenn die Resultierende (also die Summe der Kraefte) gleich
grosz und gleich gerichtet ist, ist egal, wieviele Teilkraefte
beteiligt sind.
> und behindern sich in ein einem "starren" System (wenn man> statt Seile Stäbe verwendet) die Kräfte nicht gegenseitig?
Gegenfrage: Darf man ideale Spannungsquellen parallelschalten?
Darf man ideale Stromquellen in Reihe schalten?
> Und zwar unterschiedlich, je nach Parallel- oder Reihenschaltung?
Du weisst, was ein statisch ueberbestimmtes System ist?
mb schrieb:> Es geht um keinen konkret vorliegenden Fall, sondern um das> Prinzip. Von daher wäre der allgemeine Fall interessant: in> Bewegung und drehbar.>> Gibt es Stichworte, nach denen man Recherchieren könnte?
Statik
Dynamik
Festigkeitslehre
Stab
Balken
Stabwerke
statische Bestimmtheit
statische Ueberbestimmtheit
statische Unterbestimmtheit
Seileckverfahren
Auflagerreaktion
...
Alles gut, aber erst Hirn einschalten.
Angenommen: Da liegt ein Baumstamm ( Stahlträger) oder ...
Zieht das eine Ende mehr als die Gewichtskraft, hebt er das Teil
hoch.
Zieht das andere Ende weniger, rührt sich da nichts.
Ziehen beide Enden mit einer Kraft, die über dieser Gewichtskraft
liegt, spielt es erst mal keine Rolle, wer stärker zieht.
Nun führt eine stärkere Kraft auf einer Seite (Zeitabhängig)
zu immer größerer Schräglage.
Grüße Bernd
jsdfno schrieb:> Hallo>> Die Summe aller Wirkenden Kräfte (F=m*a und F1, F2, Reibungskraft,> usw...) auf einen Körper ist Null (2. Newton) und Kräftedreieck (cos,> sin, tan, Phytagoras) verwenden. Kraftpfeile die addiert werden, sollten> alle in einer Richtung zeigen (lin. abhängig sein) Ich hoff ich hab eure> Frage richtig verstanden... Grüße
Ja, das mit der Summe der Kräfte gleich Null ist tatsächlich eine der
grundlegenden Dinge, die man immer wieder vergisst, wenn mans eine Weile
nicht mehr gemacht hat.
Possetitjel schrieb:> Welche ist "DIE" Zugkraft? F1? F2? F_gesamt?
Gemeint war die resultierende Kraft F_gesamt.
> Wenn die Resultierende (also die Summe der Kraefte) gleich> grosz und gleich gerichtet ist, ist egal, wieviele Teilkraefte> beteiligt sind.
Das war die eigentliche Frage: Stellen sich denn gleiche Resultierende
ein? Oben vielleicht etwas umständlich formuliert, aber es hat
inzwischen Klick gemacht.
> Gegenfrage: Darf man ideale Spannungsquellen parallelschalten?> Darf man ideale Stromquellen in Reihe schalten?
Uns geht es weniger um den Formalismus bei idealisierten Bedingungen,
als um das grundlegende Verständnis.
Wie ist das in der Praxis?
Man hat z. B. vier Motoren, die alle direkt auf die gleiche Achse
geschaltet sind. Man wird vermutlich nie alle Motoren auf exakt die
gleiche Geschwindigkeit geregelt bekommen. Der schnellste wird von den
drei langsameren ausgebremst werden. Ist also immer nur einer an der
Kraft-/Drehmomenterzeugung beteiligt?
Bernd F. schrieb:> Ziehen beide Enden mit einer Kraft, die über dieser Gewichtskraft> liegt, spielt es erst mal keine Rolle, wer stärker zieht.>> Nun führt eine stärkere Kraft auf einer Seite (Zeitabhängig)> zu immer größerer Schräglage.
Schönes Beispiel :-)
Was, wenn die Schräglage irgendwie verhindert wird und der Träger immer
genau waagrecht ist?
Wirkt die schwächere Kraft negativ auf die stärkere: Fges = Fgroß -
Fklein?
mb schrieb:> einfach nicht plausibiliseren.
Das ist aber eher eine Frage für die siebte Klasse :-)
Mit Parallel- und Reihenschaltung hat es auch nicht viel zu tun.
Kräfte werden mathematisch durch Vektoren beschrieben.
Wenn beide Kräfte am gleichen Punkt angreifen und in die gleiche
Richtung wirken, so addieren sich einfach ihre Beträge. Das ist eine
Beobachtungstatsache in der 7 Klasse, und das ist ja wohl auch das was
man spontan erwarten würde. Der Versuch dazu ist, dass man drei
Federkraftmesser Fi verwenden, F1 ist irgendwo fixiert, F2 und F3 ziehen
am anderen Ende von F1 jeweils in die gleiche Richtung, aber mit
unterschiedlichen Beträgen. Beobachtung: F1 = F2 + F3.
Wenn die Richtungen unterschiedlich sind, muss man eben Vektorrechnung
verwenden, Kräfteparallelogramm usw. Und wenn die Kräfte an
unterschiedlichen Punkten angreifen, dann treten Drehmomente auf. Aber
dir ging es wohl nur um den einfachsten Fall.
mb schrieb:> Schönes Beispiel :-)> Was, wenn die Schräglage irgendwie verhindert wird und der Träger immer> genau waagrecht ist?> Wirkt die schwächere Kraft negativ auf die stärkere: Fges = Fgroß -> Fklein?
Blödsinn. Sorry
mb schrieb:> Wie ist das in der Praxis?> Man hat z. B. vier Motoren, die alle direkt auf die gleiche Achse> geschaltet sind. Man wird vermutlich nie alle Motoren auf exakt die> gleiche Geschwindigkeit geregelt bekommen. Der schnellste wird von den> drei langsameren ausgebremst werden. Ist also immer nur einer an der> Kraft-/Drehmomenterzeugung beteiligt?
Nun ja, eine Kraft ist eine abstrakte Größe, ohne "Trägheit" oder
ähnliches. Deine Frage bezog sich ja auch zunächst auf den statischen
Fall, da gibt es auch wirklich keine Probleme. Wenn jetzt ein
100m-Sprinter und ein 200kg Gewichtheber gemeinsam ein kleines Kind auf
einem Fahrrad anschieben, dann wird natürlich recht bald nur noch eine
der Kräfte zum tragen kommen.
Stefan schrieb:> Das ist aber eher eine Frage für die siebte Klasse :-)>> Mit Parallel- und Reihenschaltung hat es auch nicht viel zu tun.>> Kräfte werden mathematisch durch Vektoren beschrieben.>> Wenn beide Kräfte am gleichen Punkt angreifen und in die gleiche> Richtung wirken, so addieren sich einfach ihre Beträge.
Ja schon.
Aber man muss ja auch irgendwie die Quelle der Kraftwirkung
berücksichtigen.
Kraft F1 hat eine Quelle und Kraft F2 auch.
Beide Kräfte versursachen jeweils eine Beschleunigung, die zusammen eine
Gesamtbeschleunigung ergibt.
...
Das wird heute nichts mehr.
Vielen Dank für eure Mühe und Geduld :-)
mb schrieb:>> Gegenfrage: Darf man ideale Spannungsquellen parallelschalten?>> Darf man ideale Stromquellen in Reihe schalten?> Uns geht es weniger um den Formalismus bei idealisierten> Bedingungen, als um das grundlegende Verständnis.
Hmm. Es ging mir auch weniger um den Formalismus als um
das grundlegende Verstaendnis bei idealisierten Bedingungen :)
> Man hat z. B. vier Motoren, die alle direkt auf die gleiche> Achse geschaltet sind. Man wird vermutlich nie alle Motoren> auf exakt die gleiche Geschwindigkeit geregelt bekommen.
Erstens KANN man Motoren auf die exakt gleiche Geschwindigkeit
regeln, und zweitens ist die Bauart der Motoren wichtig.
> Der schnellste wird von den drei langsameren ausgebremst> werden.
Bei Reihenschlussmaschinen? Keineswegs.
Bei Nebenschlussmaschinen? Vermutlich.
> Ist also immer nur einer an der Kraft-/Drehmomenterzeugung> beteiligt?
Genau das ist der Punkt: Kein Koerper ist wirklich starr, also
sind in der Praxis IMMER Federn parallelgeschaltet.
Viele Motoren haben eine krumme Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie,
also ist keine Drehzahl WIRKLICH konstant, und es stellt sich
ein resultierender Arbeitspunkt ein. Wieviel jeder Motor zum
Gesamtmoment beitraegt, haengt entscheidend von der Bauart
der Motoren ab.
Es geht nicht um den FORMALISMUS bei idealisierten Bedingungen,
sondern um das GRUNDVERSTAENDNIS bei idealisierten Bedingungen.
Stefan schrieb:> 100m-Sprinter und ein 200kg Gewichtheber gemeinsam
Oder besser: Las die beiden das Kind ziehen mit einem Seil das jeweils
einen Federkraftmesser hat. Anfangs ist alles klar, Fges = F1 + F2. Blos
schon recht bald wird der eine Federkraftmesser immer weniger anzeigen,
weil der schwere Mann eben nicht mehr mitkommt. Aber stets gilt obige
Formel, wenn sie noch in die gleiche Richtung ziehen. Letztlich wird
dann die eine Kraft negativ werden, der Dicke Mann bremst.
> Man hat z. B. vier Motoren, die alle direkt auf die gleiche> Achse geschaltet sind. Man wird vermutlich nie alle Motoren> auf exakt die gleiche Geschwindigkeit geregelt bekommen.
Das ist auch unnötig.
Denn sie haben IMMER die gleiche Drehzahl ... ;-)
Habe TM erst am Montag geschrieben :)
Zeichne dein System auf, ordentlich mit allen auftretenden Kräften, dann
kannst du die Gleichgewichtsbedingungen aufstellen (ich gehe von einem
statischen System aus). Wenn du das umstellst nach deinen Kräften siehst
du den Zusammenhang.
mb schrieb:> Zur Entschuldigung vorweg: wir sind Elektrotechniker und TM liegt schon> eine Weile zurück...
Dann nutze eine für den Elektrotechniker verständliche Analogie.
Kräfte entsprechen de Strömen
Spannungen entsprechen des Geschwindigkeiten
Massen entsprechen Kapazitäten
Federnachgiebigkeiten entsprechen Induktivitäten
der Kehrwert der geschwindigkeitsproportionalen Reibkonstante entspricht
dem Widerstand
