Frage:
Welche Kraft spannt einen faden welcher über eine Umlenkrolle mit zwei gleichgroßen Gewichten belastet wird?
Dude
2013-02-09 02:59:29 UTC
Ein Faden wird über eine Umlenkrolle geführt. An beiden Enden des Fadens hängen exakt gleichgroße Gewichte von je einer Masse von „m = 1 kg", daher wird jede Fadenseite mit der Kraft von „F = 9,81N" belastet. Mit welcher Kraft wird der Faden gespannt? Mit „F = 19,62N" oder mit „F = 9,81N"?
Fünf antworten:
KN
2013-02-11 08:38:33 UTC
Selten so eine Schmarn, wie den vom Anderen Nick gelesen.



Stellen wir uns mal eine Kraftmesser (Federwaage) im Seil vor - ob nun vor oder nach der Umlenkrolle ist egal. Das eine Ende ist am Boden festfestigt, an anderen Ende hängt ein Gewicht von 1kg. Zeigt die die Federwaage nun 9,81 N an oder 9,81N plus die Zugfägigkeit des Widerlagers? Wird die Kraftanzeige größer, wenn man das Widerlager verstärkt? Wohl kaum. Wichtig ist, dass damit das Gewicht in Ruhe bleibt, dass ein mindestens gleich großes Gegengewicht am anderen Ende auf dem Boden liegt. Die Federwaage zeigt dann immer die 9,81 N an. Wird das Gegengewicht auf 9,81 N reduziert, warum sollte isch etwas an der Anzeige ändern?



@Lea Dein Burder sollte sich ganz schnell nochmal die Newtonschen Gesetze betrachten. Sonst hat es schlechte Chancen im Rigorosum oder der Diputation. Wenn er eine Hilfe braucht, dann soll er mal Otto von Gerickes Experiment mit den Magdeburger Halbkugeln sich betrachten: http://de.wikipedia.org/wiki/Magdeburger_Halbkugeln#Ablauf_des_Experiments

Wenn er wirklich das Superpositionsprinzip anwenden will, dann soll er auch die Richtung der Kräfte beachten. Diese sind entgegengesetzt. Also Fres= F - F =0. Die resultierende

Kraft ist 0, deswegen sind die Gewichte auch in einen labilen Gleichgewicht.

Selbst Profiphysiker können sich bei einfachen Fragen mal irren ....
2013-02-11 16:33:11 UTC
F=9,81N. Dazu braucht man gar keine großen Berechnungen anzustellen. Auf jedes Gewicht wirkt eine Gewichtskraft von jeweils 9,81 N. Die Gewichte befinden sich in Ruhe, die Summe der auf jedes Gewicht wirkenden Kräfte muss also null sein, andernfalls würde das Gewicht eine Beschleunigung erfahren. Der Faden muss also auf jedes Gewicht eine Kraft von 9,81 N ausüben, die der Gewichtskraft genau entgegengesetzt ist. Auf die Umlenkrolle wirkt eine Kraft von 19,62 N, die Halterung der Rolle muss eine entsprechende Gegenkraft ausüben.
2013-02-09 11:52:06 UTC
Man betrachtet solche Aufgabenstellungen, indem man gedanklich das Seil durchschneidet und sich ansieht, welche Kraft auf eines der Enden wirkt. Dabei ist es unerheblich, welche Seite man wählt: Die Kraft ist betragsmäßig zwangsläufig gleich groß, nur die Richtung des Kraftvektors ist unterschiedlich. Im gegebenen Fall kommt man leicht darauf, dass es 9,81 N sind, die da wirken.



Das einzige, was ich nicht verstehe, ist das zwanghafte Verhalten gewisser User, selbst bei kompletter Ahnungslosigkeit noch ihren sinnlosen Senf beisteuern zu müssen.





ps @another_nick: q.e.d.

Wenn man schon aus irgendwelchen Quellen zitiert, dann sollte man vielleicht auch verstehen, was da geschrieben steht. In der Aufgabe aus deinem Link steht tatsächlich T=m(a+g). Du behauptest dummdreist, dass a=g gelte, was aber völliger Quatsch ist: Beim Fragesteller hängen zwei gleich große Gewichte an den beiden Enden des Seils, also bewegt sich da nichts und erst recht beschleunigt nichts, also ist a=0 und die Gleichung vereinfacht sich zu T=m*g. Nix mit 2m.



Man könnte in der verlinkten Quelle auch noch zwei Seiten weiter blättern, da steht dann "T =2M1M2/(M1+M2)*g. Das ist die Seilspannung im Fall der einfachen Rolle mit den beiden Massen M1 und M2 an beiden Seilenden."

Im obigen Fall ist M1=M2=M, also wird aus der Formel T=2M²/(M+M)*g=M*g, wie gehabt.





pps @another_nick: Ich habe die Frage nicht nur gelesen, sondern im Gegensatz zu dir auch verstanden. In deinem Link ist der allgemeine Fall mit zwei unterschiedlichen Massen dargestellt. Da die nicht im Gleichgewicht sind, handelt es sich dort nicht um ein statisches Problem, sondern um ein dynamisches: die Massen bewegen sich mit der Beschleunigung a.

In der Fragestellung hier sind die Massen im Gleichgewicht, nichts bewegt sich, die Beschleunigung a ist gleich Null (anders als die Erdbeschleunigung g, die natürlich wirkt).



Vielleicht wird dir klar, dass die Lösung mit 2*m nicht richtig sein KANN, wenn du gedanklich das eine Gewicht durch eine feste Einspannung ersetzt. Dann hast du nach wie vor das gleiche statische Problem, aber die einzige Masse weit und breit ist das eine kleine m, das am anderen Ende hängt. Warum sollte dieses eine kleine m eine Kraft in dem Seil bewirken, die doppelt so groß ist? Die einzige Stelle, an der 2*m*g wirkt, ist an der Aufhängung der Rolle, aber danach ist ja nicht gefragt.

Nach politischen Präferenzen übrigens auch nicht - was soll der Blödsinn?
Lea W.
2013-02-09 11:11:56 UTC
AUFLÖSUNG und Nachtrag



ich war total falsch bei dem was ich geschrieben habe (siehe unten).

Ich habe meinen Bruder gefragt der grad in Physik promoviert und der erklärt es wie folgt:



Du hast eine Rolle, die nur die Funktion hat die Kräfte umzulenken.

du kannst also ein äquivalentes Experiment machen in dem zwei Kinder an einem Tau ziehen. Jedes jeweils mit 9,81N

Da sich Kräfte addieren (Superposition) muss man um die Zugkraft zu berechnen beide Kräfte subtrahieren, um eine Bilanz zu erhalten. (ohne Rolle zeigen die Kräfte in zwei gegenüberliegende Richtungen daher addieren sich deren Beträge, das Ergebnis ist also F = 19,62N = m*g



___________________Ende Nachtrag________________













Schwerkraft...



Gespannt wird mit 9,81N nicht doppelt nehmen.

Denn jedes Gewicht zählt quasie als Startpunkt.

Ist das Seil an Gewicht A befästigt ist Gewicht B die Spannkraft, Ist das Seil an Gewicht B befästigt ist Gewicht A die Spannkraft. F = 19,62N kannst nicht sein weil Gewicht A und B sich das Seil teilen.

Ab Mitte ist das jeweilige andere Gewicht zustädig da deine Gewichte gleich schwer sind.

Ist eins der Gewichte schwerer verschiebt sich auch der Punkt an dem die Spannkraft von Gewicht A von Gewicht B abgelöst wird....theoretisch. Praktisch geht das nicht. Ne Wippe pendelt sich ja auch nicht ein wenn ein dicker und ein kleiner Mensch wippen



@ReGenau



Aber da steht das das Band nur über eine Umlenkrolle gelegt wurde .

Wäre Gewicht A schwerer als Gewicht B gäb es keine Spannung, da das Seil nicht auf der Umlenkrolle halten würde. Gewicht A würde B in die Tiefe ziehen, wie auch bei einer Wippe...die an einer Klippe steht. Sitzt Fettsack über der Klippe kann Schmalhans auf der anderen seite machen was er will. Er fällt mit runter.... ich wollte damit einfach nur sagen das die Gewichte glech schwer sein müssen um zu halten



@Fun



Du hast das besser erklärt als ich....:-(
reGnau
2013-02-09 11:02:41 UTC
Die Erdanziehungskraft. Die hat auch noch einen wissenschaftlichen Namen, aber den kenne ich nicht.

Vermutlich wirst Du bei Wiki fündig werden. N für die Masseinheit in der gemessen wird, dürfte normalerweise Newton oder Newtonmeter= Nm sein, wenn mich nicht alles täuscht.



F= Fallbeschleunigung nehme ich mal an. Siehe auch hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Erdanziehungskraft



Ansonsten kannst du unter Newtonsches Gravitationsgesetz auch mal nachlesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsches_Gravitationsgesetz



@ Lea: Es geht um Gewichte, die an einem Faden hängen und zum Schluss auspendeln. Das ist was anderes, als ne Wippe.

Gleich große Gewichte kommen auf gleiche Höhe an, sofern sie gleichzeitig geworfen werden, wenn nicht, dann verzieht sich das Pendel und das Gewicht trifft das Seil, des anderen Gewichtes oder verfehlt es eventuell. Das kommt aber eben drauf an, wie und zu welchem Zeitpunkt das geworfen wird. Es kann nämlich durchaus passieren, dass durch das Zeitverzögerte Werfen beider Gewichte eben auch der Zusammenprall durch die Pendelbewegung der Gewichte, die unten am Ende des Fadens vorkommt. Ist im Prinzip fast als würden zwei gleichschwere Menschen Bungeejumping betreiben. und hat rein gar nichts mit einer Wippe zu tun.


Dieser Inhalt wurde ursprünglich auf Y! Answers veröffentlicht, einer Q&A-Website, die 2021 eingestellt wurde.
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