Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : [ERLEDIGT] Sprung
Hab hier eine Aufgabe, die ich aboslut nicht hinkrieg. Hab einfach Probleme die Energie richtig zu verteilen um dann die Masse bzw. Die Dehnungskonstante zu elimieren. Wenn ihr mir helfen könnt, wär cool.
Ein 2 m großer Mann springt von der
42 m hohen Brücke in Kiel-Holtenau
hinunter. Ein elastisches Bungee-Seil
ist dabei mit einem Ende fest an der
Brücke und mit dem anderen fest an
seinen Füßen befestigt. Der stehende
Mann lässt sich aus der Ruhe vertikal
nach unten fallen und seine Haare
touchieren gerade die Wasseroberfläche
des Flusses als seine Fallgeschwindigkeit
0 m/s beträgt. Nach
einigem auf und ab hängt der Mann
kopfüber von der Brücke herab, wobei
der Abstand Kopf – Wasseroberfläche
10 m beträgt.
a) Schätzen Sie die Länge des nichtgedehnten
Bungee-Seiles ab.
b) Welche maximale Geschwindigkeit
erreicht der Mann während des
Sprunges?
Die Masse des Seils kann im Vergleich
zur Masse des Mannes vernachlässigt
werden
mfg
Ich habe nicht direkt etwas dagegen, daß eine solche Aufgabe hier gepostet wird, nur was soll es?
Bist Du an der Lösung interessiert? dann zeige doch mal was Du schon verstanden hast und was man Dir noch erklären soll.
Oder kippst Du einfach Deine Hausaufgaben hier ab weil Du später mal Rechtsanwalt werden willst? Dann wirst Du sicher auch bei der Abfrage ein gutes Argument finden warum die Aufgabe aus ethischen Gründen nicht weiter betrachtet werden sollte.
Manfred (Moderator)
ne so ist es nicht. Ich hab schon 5 Dina 4 Blätter vollgeschrieben, aber ich find net mehr weiter.
Zunächst die Bedingung ist, dass die GEschwindigkeit zu dem Zeitpunkt maximal ist wenn die BEschleunigung =0 ist. Dazu muss mg=Rückstellkraft.
Ich hab nun erstma die Länge des ungespannten SEils berechnet. Zudem hab ich mit SChwerpunkten gerechnet, d.h. z.Bsp bei 43m oder bei 1m.
Nullniveau liegt am Boden.
Energie unten= mg(h=1)+0,5Ds(10)²
oben= 43mg
=====> D =48/100 mg
eingesetzt in h-l=30-mg/D //h-l ist die SEillänge/h=42m/da NN auf Boden rechne ich mit h-l/ auf die formel komm ich, da er bei 30m sthen bleibt und gemäß dem hookschen gesetz um s=mg/D runtergezogen wird.
l=14 1/12m
So stimmt das sowiet?
Jetzt ist die Stelle , wo ich nicht mehr weiterkomm. ICh weiss nicht, wie ich nun den Bremsvorgang (g--->0)berechnen soll.
mfg
Hessibaby
07.07.2004, 15:49
Hi,
Physik ist lange her (Examen 1975) aber über die Beschleunigung mit 9,81m/s² und wenn Du die Federkonstante von Gummi annimmst sollte die Seillänge ohne Last ca. 15m betragen. Der Bremsvorgang (negative Beschleunigung) setzt bei 30m ein. Die max. Geschwindigkeit kannst Du selber ausrechnen. Und wenn Du mit dem Jurastudium fertig bist haben Manf und ich ein Bier frei. O.K.?
Gruß Hartmut
Die Aufgabe ist im wesentlichen gleich, wenn der Mann punktförmig ist und von einer 40m hohen Brücke springt, am Boden zum stehen kommt und die Ruhelage 10m über dem Boden ist.
Die Auslenkung die er um die Ruhelage erreicht ist 10m.
Die benötigte Energie für die Auslenkung ist 1/2 D x^2, also D 50m^2.
Die Energie die er einbringt ist sein Höhenunterschied mit Masse und Erdbeschleunigung: m g 40m.
Hilft das schon mal?
@Hessibaby gut du schreibst mir nun irgendwelche ERgebnisse. Du hast durch meine Rechnung(Gast) gesehen wie ich als Länge auf 14 1/12 m komme.
Ich scuhe den Punkt bei dem a=0 ist. Wie kommst du daruaf dass a bei 30 m kleiner 0 ist und eben die GEschwindigkeit auzurechnen is mein Problem. Bis zu den 14 1/12 m ist es ein freier Fall, dann geht zwar die BEschleunigung von 9.81--->0 aber dennoch wird der Springer weiterbeschleunigt bis zu einem gewissen zeitpunkt von a=0. Doch wie ich das ausrechne weiss ich nicht.
@Manf
Die potentielle Energie von dir ist mir klar. Wie du auf die Spannenergie kommst - nicht. Ruhestand ist bei 30m. Also hat er die Energie unten z.Bso. 0,5D10². _Und wenn das Seil nicht gespannt ist, herrscht soviel ich weiss auch keine Spannenergie.
Mir wurd vorhin acuh empfohlen die Aufgabe mit Differentialgleichungen zu lösen. Doch sowas hab ich noch nie gemacht. mfg
Die Energie einer gespannten Feder ist Kraft mal Weg. Wenn die Kraft über dem Weg konstant ist.
Ist sie nicht konstant dann summiert man über konstante Stückchen oder integriert die Kraft über den Weg.
Mit F=D mal x ist das Integral über den Weg E= Integral F dx also E= 1/2 D x^2.
Wen das Integral nicht klar ist machen wird das noch mal ausführlich.
Die Differentialgleichung ist wie der Name sagt eine Gleichung in der von einer Größe, die Größe selbst und Ableitungen dieser Größe vorommen.
Diese Differentialgleichungen könen dann beliebig komplex werden, aber hier haben wir solange das Seil (Feder) gespannt ist nur eine einfache Schwingungsdifferentialgleichung die den Weg beschreibt.
Es ist vielleicht etwas trickreich, daß während des Vorgangs das Seil ab und zu nicht gespannt ist, aber alle interessierenden Größen lassen sich im Bereich des gespannten Seils berechnen, abgesehen von der Randbedingung wieviel Energie eingebracht wird, aber das haben wir ja schon.
Manfred
Hallo ihr Bungeejumper!
vielleicht hilft euch folgendes weiter:
http://www.physik.uni-augsburg.de/~ferdi/fragen/frage26.html
Das größte Problem an der Rechnung ist imho, dass die Federkonstante des Gummiseils bei größer werdender Dehnung zunimmt :-(
Grüsse, Martin
Energie unten 0,5Ds(10)²
oben= 42mg
=====> D =46/100 mg
l=14 4/23
So soweit stimmts??
Ok also nun der TEil mit der Energie.
E= 1/2 D x^2. x ist 10
Nun hast du was ueber integrieren gesagt. Könntest du mir dies konkret an dem Bsp erklären, da ich vorher noch nie mit einer Differentialgleichungumgegangen bin. Sorry is aber so.
mfg
Sagt ihm nix mehr!!!
Er will an der Internationalen Physik Olympiade für Schüler mitmachen und kann die Aufgaben nicht lösen. Deshalb sucht er sich hier ein paar Dumme die es für ihn machen.
Roma: hast du letztes Jahr auch schon mitgemacht? vielleicht kenn ich dich ja. Aber bitte denk dran, dass es dem Herr Friege sicher nicht gefällt wenn du dir irgendwo Hilfe sucht und Andere für dich rechnen lässt.
Sagt ihm nix mehr!!!
Ist ja nichts passiert, was bisher besprochen wurde ist darf sicher jeder wissen.
Es wäre allerdings eine seltsame Olmpiade, wenn man sie mit erfragten und unverstandenen Ergebnissen bestehen könnte.
Was ist das denn für eine Olympiade? Ist das ein Wettbewerb einer bestimmten Schule?
Zur Lösung der Aufgabe: Wenn es eine Schulaufgabe ist, dann sollte es doch mit dem behandelten Lehrstoff lösbar sein. Gehört also Integralrechnung und die Lösung von Differentalgleichungen (der einfachsten DGL) dazu oder nicht?
Wenn es hilft: Man kann auch die Lösung mit variabler Dämpfung in einem kleinen EXCEL sheet implementiern und die Daten numerisch bestimmen, aber gerade dabei sollte man die DGL einsetzen.
Manfred
@Roma
Du hättest die Fragestellung aber nicht komplett hier reinkopieren müssen.
Ein einfacher Link (http://www.physik-lexikon.de/abc/forum/forum_entry.php?id=224&page=0&category=all&order=time) tut es doch auch ;-)
@X-Ultra
Ich finde eigentlich wie man etwas lernt und sich die notwendigen Infos, Hilfen und Tipps holt ist egal - Hauptsache man hat es nachher verstanden.
Das Problem ist glaube ich komplex genug, dass Herr Friege (wer immer das auch ist), recht einfach herausfinden kann, wer die Lösung verstanden und wer sie nur abgeschrieben hat.
Ausserdem sollen pfiffige Prüfer ja heutzutage auch gerne mal ihre Aufgaben in Google und andere Suchmaschinen eintippen. Bis dieser Thread hier in Google indiziert ist kanns auch nicht mehr lange dauern und dann könnte es recht peinlich werden, wenn auf dem Lösungszettel genau dasselbe steht wie hier ;-)
Ausserdem sollen pfiffige Prüfer ja heutzutage auch gerne mal ihre Aufgaben in Google und andere Suchmaschinen eintippen. Bis dieser Thread hier in Google indiziert ist kanns auch nicht mehr lange dauern und dann könnte es recht peinlich werden, wenn auf dem Lösungszettel genau dasselbe steht wie hier ;-)
Ich denke nicht, daß die Ratschläge, die hier gegeben werden Peinlichkeit auslösen.
Ich bemerke allerdings von Zeit zu Zeit, daß ich, wenn ich etwas in Goolge suche, auch auf eigene Kommentare stoße.
So kann man sich dann durch die "öffentlichen Meinung" oder die "veröffentlichte Meinung "bestätigt fühlen. :-b
#-o [-(
ja die aufgabe ist von der olympiade. Ich habe die anderen 3 Aufgaben schon selbstständig!! gelöst und hänge nun an der Aufgabe. Ich habe einfcah sauviel Probleme damit. Es ist ja nicht so, dass ich es nicht versucht hätte. Bei mir fliegen fast 10 Blätter voll Energieerhaltung und Kräften rum.
Ich hab Differentialrechnungen und Integral nunmal noch nicht gleernt und muss mir zumindest vor erst hhelfen lassen. Wenn mir jemand dabei hilft, sodass ichs versteh komm ich garantiert auch selbst auf das Thema, da Mechanik eigentlich des Thema ist was ich mag.
Wär trotzdem nett, wenn wir noch drubeer weiterdiskutieren könnten.
Ich habe nur von X-Ultra gehört, daß es Hrn. Friege nicht gefallen könnte wenn die Fragen hier diskutiert werden.
Aus eigener Erfahrung kann ich nur sagen, daß ich als Schüler Lehrer anderer Schulen, die ich zufällig kannte, befragt habe, und meine Lehrer sich allenfalls über die Initiative gefreut haben.
Ein so hochgradiges Experten Forum wie das Roboternetz hatte ich damals leider nicht zur Verfügung.
An Deiner Stelle würde ich gleich den Link auf das Netz Hrn. Friege mitliefern. Die Information des Internet ist kein Geheimnis.
Und schließlich haben wir die Lösung noch nicht, die solltest Du eigentlich machen oder im Detail erfragen.
Manfred
@Manfred
Ich denke nicht, daß die Ratschläge, die hier gegeben werden Peinlichkeit auslösen.
So meinte ich das auch gar nicht.
Ich meinte nicht, dass die Lösung an sich peinlich werden könnte, sondern die Lösung einfach nur irgendwo abzutippen hat könnte peinlich werden, wenn das auffällt und man die Lösung dann nichtmals verstanden hat.
Da sich immer mehr Schüler und Studenten Aufgaben, Referate und sogar Examens- und Diplomarbeiten komplett im Internet zusammenkopieren, gibt es ja schon spezielle Software für Lehrer, Professoren usw. die das Internet automatisch nach Quellen von denen etwas abgeschrieben sein könnte durchsucht.
Aber bisher ist das alles sowieso nur rein hypotetisch.
Den kompletten Lösungsweg hat ja niemand gegeben und sich im Internet Infos, Tipps und Ratschläge zu holen finde ich völlig ok.
Genau genommen fände ich es sogar ziemlich blöde, wenn man das Internet nicht dazu nutzt obwohl man die Möglichkeit dazu hat.
Letzendlich zählt ja nur, dass man etwas weiss und nicht woher man es weiss.
@Roma
Du hättest die Fragestellung aber nicht komplett hier reinkopieren müssen.
Ein einfacher Link (http://www.physik-lexikon.de/abc/forum/forum_entry.php?id=224&page=0&category=all&order=time) tut es doch auch ;-)
Ich wollte nur noch den Originallink angeben, http://www.ipn.uni-kiel.de/projekte/ipho/Aufg_Runde1_IPhO36.pdf für potentielle Teilnehmer die entsprechendes Alter haben.
Bei der Lösung der Aufgabe hat man die Alternative den armen Mann von der Brücke ewig pendeln zu lassen oder eine Dämpfung einzusetzen, die dann aber auch die Werte der Maximalgeschwindigkeit und der idealen Seillänge etwas beeinflußt. So gibt es unterschiedliche Lösungswege wie so oft in Leben.
----------
Ein Mathematiker, ein Physiker und ein Ingenieur erhalten jeder eine Schnur, einen Stein und einen Chronographen und bekommen den Auftrag, die Höhe eines Hauses zu bestimmen.
Der Mathematiker wirft den Stein vom Dach, bestimmt mit dem Chronographen die Fallzeit und erklärt: "Das Haus ist 81,645 Meter hoch."
Der Physiker bindet den Stein an die Schnur, lässt das Ganze vom Dach aus pendeln, bestimmt mit dem Chronographen die Pendeldauer und erklärt "Das Haus ist 80 m +/- 1m hoch."
Der Ingenieur erklärt "Das Haus ist exakt 80 m hoch." Auf die Frage wie er denn eigentlich die Höhe des Gebäudes so exakt bestimmt habe sagt er : "Ganz einfach - ich habe dem Hausmeister den Chronographen geschenkt - dafür durfte ich die Baupläne einsehen!"
[..]
Ich wollte nur noch den Originallink angeben, http://www.ipn.uni-kiel.de/projekte/ipho/Aufg_Runde1_IPhO36.pdf für potentielle Teilnehmer die entsprechendes Alter haben.
Oh, Oh, da steht aber auch drin, das "Hilfen" oder "Ausarbeitungen" Dritter nicht erlaubt sind. "Zitate" und "Literatur" schon. Wozu gehört denn jetzt das Roboternetz, und kann man das überhaupt kontrollieren?? :-b :-$
Will nicht wissen wieviele ehrgeizige Eltern gerade ihre Kinder mit den gleichen Aufgaben quälen...er macht's wenigstens freiwillig und fragt selber ;-)
LOL, Sonic
[..]
Genau genommen fände ich es sogar ziemlich blöde, wenn man das Internet nicht dazu nutzt obwohl man die Möglichkeit dazu hat.
Letzendlich zählt ja nur, dass man etwas weiss und nicht woher man es weiss.
Hast Recht, aber ich kann die anderen Teilnehmer auch verstehn. Es geht ja nicht nur ums reine Wissen, sondern das ist ein Wettbewerb. Da geht's um die Ehre ;-) Die Ehrlichen sind dann die Dummen...
Vorrechnen fände ich auch nicht in Ordnung. Aber Stubser in die richtige Richtung holen sich die Anderen bestimmt auch irgendwo her.
Grüßlen, Sonic
woran soll in dieser Situation denn der 'Ehrliche' vom 'Schummler' unterschieden werden. Nur weil ich weiß ,das der eine sich von Wissenden helfen läßt kann ich das für alle anderen doch nicht ausschließen...
RG
mit ingenieur als papa, wär des für mich auch kein rpoblem
Vieles ist in diesem Bereich eine Frage des Forums oder des Richters.
Ist der für die Gesellschaft besser vorbereitet, der technische Aufgaben lösen kann, oder der der den Eindruck vermitteln kann, daß er technische Aufgaben lösen kann?
Das kommt eben auf die Gesellschaft an, aber vieles ist ja auf diesem Gebiet auf dem Wege der Besserung, oder vermittelt zumindest den Eindruck, auf dem Wege der Besserung zu sein. #-o
Es gibt sicher Grund genug die "Evolution der Didaktik am Beispiel einer Mathematik Aufgabe" http://www.rhetorik.ch/Didaktik/Didaktik.html
nicht als reinen Scherz abzutun, denn es würde ja als Scherz gar nicht verstanden werden, wenn nicht ein wahrer Hintergrund bestünde.
Die aufgabe ist lösbat ohne jegliches Integrieren und Differtialgleichungen. Es ist SChulphysik, Differnetialgleichungen ist Studium.
die komplette Aufgabeist mit dem Energieerhalungssatz zu errehnen.
Dann mache es so.
Hier ist noch einmal die Bahnkurve so konstruiert, daß beim ersten hüpfen noch keine Dämpfung wirkt und der Sprung die gleiche Höhe erreicht. Dann erst wirkt eine Dämpfung. Es gibt jetzt eine Reihe charakteristischer Punkte A-E
A Anfang
B Seil gespannt
C späterer Ruhepunkt
D unterer Umkehrpunkt
E Rückkehr zu A
F Endpunkt
Versuche mal die Energie an geeigneten Punkten zu bestimmen und duch Beziehung zwischen den Werten weitere Erkenntnisse herzuleiten.
Ich werde mich hüten, hier die Lösung aufzuschreiben und mich mit dem Olympischen Komitee anzulegen.
Manfred
Ok ich war vielleicht etwas vorschnell, aber als ich da die Rechnung gesehen habe wurde es mir etwas zuviel.
Sicher kann er fragen und auch Hinweiße wie es gemacht werden kann sind in Ordnung. Ob man in Büchern oder in einem Forum nachschaut ist ja schließlich egal.
Also bitte nicht zu ernst nehmen und vielleciht sehen wir uns ja mal während der IPhO!
Dann mache es so.
Hier ist noch einmal die Bahnkurve so konstruiert, daß beim ersten hüpfen noch keine Dämpfung wirkt...
Hi Manf, wie machst du das eigentlich immer das du zu jedem Thema und zu jeder Rechnung das passende Bild hast? Hast du da ein Programm dafür? Vorallem die Kennlinien die du manchmal "so auf die Schnelle" aufnimmst sind echt gut. Mit Excel ist das doch nicht gemacht oder?
Grüßlen, Sonic
@Sonic
Hast Recht, aber ich kann die anderen Teilnehmer auch verstehn. Es geht ja nicht nur ums reine Wissen, sondern das ist ein Wettbewerb. Da geht's um die Ehre
Ich glaube du verwechselst da Ehre mit Eitelkeit ;-) Wenn man sich nen Pokal ermogelt, steht man höchstens vor den anderen gut da aber nicht vor sich selbst.
Klar ist es ärgerlich, wenn man 10 Stunden über einer Aufgabe gebrütet hat und dann schnappt einem jemand anderes der die Lösung einfach abeschrieben hat den Preis weg.
Aber ich ja auch nicht geschrieben, dass ich es gut fände, wenn sich jemand die Lösung komplett im Internet (oder sonst wo) vorrechnen lässt.
Ich fände es halt nur albern, dass Internet nicht als Informationsquelle zu nutzen, wenn man die Möglichkeit dazu hat.
Das ist ja prinzipiell nichts anderes wie wenn man Bücher nutzt oder Freunde, Mitschüler und Lehrer um Rat fragt. Irgendwoher haben die Mitbewerber ihr Wissen ja auch her.
Ich würde allerdings niemals auf die Idee kommen, freiwillig mit irgendeiner Lösung die ich mir jemand anderem habe rechnen lassen und selber gar nicht verstehe an irgendeinem Wettbewerb teilzunehmen.
du verwechselst da Ehre mit Eitelkeit ;-) Wenn man sich nen Pokal ermogelt, steht man höchstens vor den anderen gut da aber nicht vor sich selbst.
Hast mich falsch verstanden, ich hab genau das gleiche gemeint nur andersrum geschrieben :D Denen die Schummeln gehts um die Eitelkeit, den Ehrlichen um die Ehre ;-)
Bis jetzt ist das ja noch nicht geschummelt, Manf macht das Ganze ja didaktisch wertvoll...
Gruß, Sonic
die Kennlinien die du manchmal "so auf die Schnelle" aufnimmst sind echt gut. Mit Excel ist das doch nicht gemacht oder?
Doch, in diesem Fall ist es EXCEL, es ist hier einfach der schnellste Weg zur Lösung.
Es ist hierfür etwas unüblich aber es ist eben auch auf den meisten Rechnern verfügbar und hat eine gut formatierbare Ausgabe.
Dafür lohnt es sich dann oft auch die "nicht sequenzielle" Formulierung anzuwenden.
Manfred
Hallo, jetzt ist ja schon die erste Runde vorbei un ich hab ne Frage:
wie kommst du von
0.5D(10)^2=42mg auf D=48/100mg ?????
Hallo, jetzt ist ja schon die erste Runde vorbei un ich hab ne Frage:
wie kommst du von
0.5D(10)^2=42mg auf D=48/100mg ?????
Da in letzter Zeit von anonym an anoym Kurzfragen gepostet werden, bin ich dafür, diese schlicht zu löschen. Ich bitte auch den zeitlichen Abstand zu bedenken. Es hilft einem Froum nichts, wenn es einfach anonym, mit Verzug und quer geht. Das wird ein Message Friedhof.
Es kann wirklich nicht ernst gemeint sein, wenn nicht eimal ein Künstlername verwendet wird. Ich bitte um Verständnis.
Manfred
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