Wie kann einem schwindelig werden, wenn man nicht im Looping sitzt?

looping

Antwort: Indem man sich mit der Physik eines Looping beschäftigt! Spaß macht es ja in einen Looping reinzufahren, solange es kein kreisrunder Loooping ist wie in der Aufgabe. Es sollen nun unter der Annahme das die Murmel (mit dem Gesicht) genügend Energie besitzt, um durch den Looping zu kommen, qualitativ die Vektoren der Geschwindigkeit und der Beschleunigung in den Punkten 1 bis 4 eingetragen werden.

lopingaufgabe

Nun zu der Problematik: Da nicht betont wurde, das die Reibungskräfte vernachlässigt werden können, muss man die Reibungsbeschleunigungen mit andeuten. Es gibt diese möglichen Beschleunigungen:

  • Erdbeschleunigung (g)
  • Normalbeschleunigung (a n)
  • Reibbeschleunigung (a r)
  • Zentripetalbschleunigung (a p)
  • Zentrifugalbeschleunigung (a z)

Der Geschwindigkeitsvektor ist klar, er zeigt jeweils in den Punkten tangential in Bewegungsrichtung.

beschleunigungen Die Zentripetalbeschleunigung zeigt immer zur Kreismitte und die Zentrifugalbeschleunigung radial nach außen. Nun die Preisfragen:

  1. Muss im Punkt 3 die Normalkraft größer, kleiner oder gleichgroß der Erdbeschleunigung sein?
  2. Wird jetzt im Punkt 4 noch die Zentrifugalbeschleunigung eingezeichnet; welchen Wert müsste sie dann gegenüber der Normalbeschleunigung haben?

Zur Begründung der Fragen ist es doch so: Um einen Körper auf einer Kreisbahn zu halten muss es immer eine Kraft (somit auch Beschleunigung) zur Kreismitte hin geben. Aber gleichzeitig heben sich Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft auf, ansonsten würde sich die Murmel aus der Kreisbahn bewegen.

Why do I blog this?: An dieser so leicht scheinenden Aufgabe beißen sich nicht nur Studenten die Zähne aus! Außerdem ist mir der Zusammenhang noch nicht 100% klar und würde mich um Unterstützung freuen.

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3 Kommentare

Eingeordnet unter Physik

3 Antworten zu “Wie kann einem schwindelig werden, wenn man nicht im Looping sitzt?

  1. Das ist mal interessant.. Die Grundlagen scheinen so einfach… dabei ist es wohl doch nicht so leicht. *denk*

  2. Hi Thorsten,

    erstmal sorry, dass es so lange gedauert hat mit der Antwort, die Klausurphase … 🙂

    Zu deinen Fragen: Wenn ich den Begriff der Normalkraft noch richtig in Erinnerung habe, dann gibt diese immer die Summe der senkrecht zur Bahn wirkenden Kräfte an, also in Punkt 3 Gravitation + Zentrifugalkraft. Zusätzlich muss die Bahn natürlich eine Zentripetalkraft aufwenden, aber es geht hier, wie ich das verstanden hab, um die Kräfte (und Impulse) der Murmel.

    In Punkt 4 ist dann die Zentrifugalkraft gleich der Normalkraft, weil dies die einzig senkrecht wirkende Kraft ist. Die Querkräfte sind hier Reibungs- und Gravitationskraft.

    Allgemein müsste im gesamten Looping die Normalkraft nach außen zeigen, weil die Murmel sonst von der Bahn abheben würde.

    Ich hoffe ich habe Aufgabe und Fragen richtig verstanden und konnte helfen.

    Ansonsten: Super, dass es noch mehr bloggende Physikstudenten gibt! Kann es eigentlich nicht genug von geben 🙂

    Grüße vom physikBlog
    André

  3. ths

    Danke André,
    zum ersten Absatz stimme ich dir insofern zu: das die Normalkraft die Summe der Kräfte die senkrecht zur Oberfläche entgegenwirken entspricht. Im einfachsten Fall auf einer Tischplatte heben sich die Gewichtskraft von einem darauf liegenden Körper und die Normalkraft gegenseitig auf. Aber jetzt kommt es ja schon: Welchen Kräften entspricht die stehts zum Kreismittelpunkt gerichtete Zentripetalkraft. Natürlich der Zentrifugalkraft (sie ist nach außen gerichtet). Kann ich jetzt sagen die Zentripetalkraft entspricht gleich dem Betrag von Gravitationskraft plus Normalkraft?
    Der Witz bei den Normalkräften im Looping ist der , dass sie stehts nach innen zeigen. Sie zeigen eben nicht nach außen! Aber ich bin ja immer bereit mich eines besseren belehren zu lassen.

    Gruß

    Thorsten

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