Stoß, Energieerhaltung,....

    Ein Eisenbahnwagen W1 mit einer Masse von 20t bewegt sich mit einer konstanten Anfangsgeschwindigkeit von 1,5m/s auf einen Ablaufberg zu. (Höhe von 1,75m(Punkt A), Länge 50m(Punkt B am Ende der Strecke), gerade Strecke bis C, wo der Wagen 2 steht)
    Der Wagen bewegt sich den Ablaufberg hinab und stößt auf einen stehenden Wagen W2, der eine Masse von 25t besitzt, wobei die Kupplung sofort einklinkt und beide Wagen anschließend starr verbunden sind. Beide Wagen stoßen am Ende der Strecke auf einen Prellbock, wobei die beiden Pufferfedern elastisch verformt werden.


    a) Mit welcher Geschwindigkeit verläßt der Wagen W1
    den Ablaufberg (Punkt B)?
    v=6,05m/s nach meiner Rechnung
    b) Berechnen sie die Beschleunigung des Wagens W1
    auf dem Ablaufberg
    a=0,34m/s² nach meiner Rechnung
    c) Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das System
    aus den beiden Wagen unmittelbar nach dem Stoß?
    u= 2,69m/s nach meiner Rechnung
    d) Die Federkonstante beider Pufferfedern beträgt
    jeweils 30kN/cm. Um welche Strecke werden beide
    Federn zusammengedrückt?
    ich komm da auf einer viel zu hohe Zahl, liegt
    wahrscheinlich an der Umrechnung der Federkon-
    stante: wie wäre das richtig 300N/m???
    e) Für die gesamt Strecke gibt es nun eine konstante
    Reibungszahl von 0,005.
    Ein Wagen W3 rollt unter diesen Bedingungen den
    Ablaufberg hinunter auf ein anderes geradliniges
    Gleis ohne Prellbock. In welcher Entfernung von B
    (Ende des Ablaufberges) kommt er zum Stehen?

    d) 30kN/cm heisst doch nichts anderes, als dass die Feder bei einer Belastung von 30kN um 1cm verformt wird. um sie einen Meter zu verformen, wären 30kN x 100 nötig. und das sind 3.000.000N


    vom rest hab ich keine ahnung, brauche aber wiedereinmal das gefühl, was gewusst zu haben :biggrin:

    a) ich glaub das ist falsch.
    Da man keine Reibungbeachten muss kann man einfach den Energieerhaltungssatz nehmen um die Geschwindigkeit zu berechnen die der Wagon aus dieser Höhe erreicht. Dazu musst du natürlich noch die Anfangsgeschwindigkeit addieren.
    Mein Ergebniss v= 7,36 m/s


    b) jupp 0.34 m/s^2 hab ich auch.


    c) Da ich bei a) ein anderes Ergebnis habe, ist das hier auch so.
    Mein Erg.: 3.27 m/s


    d) siehe c)
    mein Erg.: 0.411 m


    e) mmhh ihr komm ich auf knapp 6m.

    Also bei a sieht das bei mir so aus
    Epot1+ Ekin1 = Ekin2
    (oben) (am Ende des Ablaufberges)
    m*g*h + 0,5*m*v0²=0,5*m*v²
    v²= 2*g*h + v0²


    und dann daraus einfach die Wurzel
    Wie hast du das gerechnet?
    Kannst du e mal bitte näher erläutern?

    mmhh ich glaub ich hab bei meiner Rechnung irgendwas nicht beachtet.
    Die vollständige Energiebilanz von dir sollte aber richtig sein (hätte ich auch mal so machen sollen) ;)


    bei e) ist mein Ergebniss falsch ich hatte den Weg vergessen.
    Richtig sollte 300m sein.


    Zur Lösung:


    E = F *s
    F = Fb - Fr = (m*g*h)/s - m*g*my
    So ist die Energie nach dem Ablaufberg


    E1 = m*g*(h/s-my)*s


    Wenn W3 noch eine anfangsgeschwindigkeit hat müsstest du die noch dazu rechnen (Ekin)


    E1 = E2 = Fr*s2 = m*g*my*s2


    --> s2 = (h-s*my)/my = 300m


    Wenn dir etwas unklar ist oder ein Fehler in der Rechnung ist, meld dich bitte. Aber eigentlich sollte der Rechenweg richtig sein.

    meinst du mir Fb die Beschleunigungskraft?
    W3 hat die Anfangsgeschwindigkeit von 1,5 m/s und da soll ich die kinetische Energie einfach bei E1 dazu, oder? Spielt die potentielle Energie oben auch eine Rolle?

    ja Fb = Beschleunigungskraft.


    Die Ekin von W3 sollte man einfach dazu rechnen können.
    Klar spielt die potentielle Energie eine Rolle. Aber mit der kannst du hier nicht rechnen. Denn wenn du Reibung in deinem System hast ist besteht dein System nichtmehr nur aus Potentialkräften, dann gilt
    Epot + Ekin = const nicht mehr.
    Also:
    Vorraussetzung für die Erhaltung der mechanischen Energie ist deshalb: keine Reibung im System (bzw. nur Potentialkräfte) und keine äußeren Kräfte !!!