Physik-Rätsel

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Saturday, October 29th 2005, 6:37pm

Nach den doch immer sehr beliebten Mathematik/Logirätsel, hier nun mal ein Physik-Rätsel:

Der aufdringliche Schatten
Wenn man an einem schönen Tag durch z.B. ein Blatt Papier einen rechteckigen Schatten produziert und mit einem Finger langsam von oben sich nähert, so "beult" der rechteckige Schatten sich aus und "kommt" dem Fingen entgegen.
Warum?

Hier noch zum besseren Verständnis ein bisschen "Paint-Art":

XaoMat has attached the following file:

schattenskizze.png (1.71 kB - 457 times downloaded - latest: Nov 7th 2023, 12:27pm)

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Imp_Vmax_

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2

Saturday, October 29th 2005, 6:56pm

Hmm ich würd mal auf die Wellencharakteristik des Lichtes tippen und das als Nebeneffekt bezeichnen.

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gonzor

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3

Saturday, October 29th 2005, 7:04pm

Hehe das ham wir grad in Physik, aber ich wart noch mit der Lösung

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XaoMat

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4

Saturday, October 29th 2005, 7:17pm

Bah gonzor, dann der hier für dich:

Wettlauf des Klopapiers
2 Klorollen rollen eine schiefe Ebene hinunter. Eine ist aber am Ende festgeklebt (=>rollt sich ab) und die andere nicht.
Welche ist zuerst unten?

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WW_Ronin

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5

Saturday, October 29th 2005, 7:20pm

Die, die sich nicht abrolle, weil sie ja schwerer ist, während die andere ja an Gewicht verliert?

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Imp_Akhorahil

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6

Saturday, October 29th 2005, 7:32pm

richtige antwort, falsche begründung imo..
die die sich abrollt verliert an radius, das ist der hauptgrund warum sie langsamer rollen wird..

das andere nicht lösen noch oder?

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WW_Ronin

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7

Saturday, October 29th 2005, 7:38pm

Das Ding rollt allein wegen der Gewichtskraft und wenn die kleiner wird, wird auch die Kraft kleiner.

Wenn alleiner der Radius kleiner wird, bei gleicher Masse, ist man übrigens schneller, da das Trägheitsmoment kleiner wird.

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MfG_Linus

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8

Saturday, October 29th 2005, 7:50pm

Ich denke, die Geschwinidgkeit der Rollen variiert nicht unbedingt wegen des Gewichtes, sondern weil die eine ihre Masse durchweg weit außen trägt und bei der anderen durch das abrollen weiter nach innen wandert.

@Ronin Bei geringerer Masse wird auch der Rollwiderstand kleiner und beim freien Fall aus geringen Höhen ist die Masse auch zu vernachlässigen.

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XaoMat

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9

Saturday, October 29th 2005, 8:11pm

hehe schön euch zuzuhören =)
vergesst problem nummer 1 nicht

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WW_Ronin

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10

Saturday, October 29th 2005, 8:29pm

Rollreibungskraft ist definiert durch Rollreibungszahl mal Normalkraft Durch Radius. Wenn dein Raduis kleiner wird, steigt also die Rollreibung. Dagegen sinkt die Normalkraft mit sinkenden Gewicht. Das sollte sich grob ausgleichen.

Ideal ist die schiefe Ebene allein von der Gewichtskraft abhängig, wenn Höhe und Länge gleich sind.

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zecher_soratax

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11

Saturday, October 29th 2005, 9:57pm

also so papier flattert doch im wind,.. also kommt die später an.

beim ersten hab ich absolut kA

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zecher_soratax

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12

Saturday, October 29th 2005, 10:02pm

lol hab den versuch 1 mal nachgemacht, jetzt check ich auch was du meinst,.. das ist einfach, dass sich die halbschatten überlagern

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Tsu_G_

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13

Sunday, October 30th 2005, 2:51am

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Original von soratax
also so papier flattert doch im wind,.. also kommt die später an.

Es könnte schon im Wind flattern, allerdings ist der Effekt so gering, dass er zu vernachlässigen ist. In der einfachen Physik geht man in der Regel vom Idealfall (Vakuum) aus. So würde es z.B. bei der Fallbeschleunigung auch ne Diskrepanz geben, da dort der Luftwiderstand auch nicht berücksichtigt wird. (Korrigiert mich, wenn ich falsch liege).

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Erichbub_Si

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14

Sunday, October 30th 2005, 3:11am

wurzel aus (2*g*h).

keine masse, kein winkel

gleiche zeit also, sonst könnte man energie erzeugen, indem man eine radius vergrössert.

wie savage schon sagte: newton vorrausgesetzt, nich albi....

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zecher_soratax

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15

Sunday, October 30th 2005, 8:51am

dass newton, also klassische physik ist, ist sowieso klar.

hm, ja je nach masse und winkel kann man die luftreibung schon vernachlässigen.

wenn du von 0 reibung ausgehst, dann würde alles gleichzeitig ankommen

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WW_Ronin

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16

Sunday, October 30th 2005, 9:25am

Die schiefe Ebene ist aber keine reine Translation wie der freie Fall, sondern auch eine Rotation und da gibts Trägheitsmomente, die vom Radius und Masse abhängen und der Beschleunigung in Translationsrichtung direkt entgegen wirken. Vom Radius sogar im Quadrat, also wenn man den halbiert hat man 1 Viertel Trägheitsmoment. Dagegen verdoppelt sich nur der Betrag der Reibung bei halben Radius.

Einfacher Versuch dazu, ein Eisenhohlzylinder und ein Eisenvollzylinder mit gleichen Radius rollt eine schiefe Ebene herab. Ideal würden sie beide gleich lange brauchen, praktisch ist es eben nicht so, der Hohlzylinder ist schneller.

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DyNaMiTe

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Sunday, October 30th 2005, 12:39pm

Hmm also bei der Rolle die sich nicht abrollt ist die Geschwindigkeit klar:

g*h*m = m/2*v1^2
=> v1 = wurzel(2*g*h)

Die Rolle die sich abrollt behält eine Teil seiner Lageenergie da ja Papier auf der schiefen Ebene bleibt. Jedes Papierstück hat eine andere Höhe, da es sich um eine schiefe Ebene handelt kann man einfach mit der "Durchschnittshöhe" H=h/2 rechnen. M sei die Masse des "auf der schiefen Ebene liegenbeliebenen Papiers"
Also gilt:

g*h*m - g*h/2*M = 1/2*(m - M)*v2^2
<=> g*h*(m - 1/2*M) =1/2*(m - M)*v2^2
=> v2 = wurzel(2*g*h*(m - 1/2*M)/(m - M))

da m - 1/2*M > m - M ist, ist v2 > v1 und damit die "sich abrollende Rolle" eher unten als die "sich nicht abrollende"

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WW_Ronin

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18

Sunday, October 30th 2005, 1:55pm

http://www.matheboard.de/thread.php?thre…htuser=0&page=1

Dort geht man die Sache konkret an und das ist dann doch nicht ganz so einfach, wie man sich das erst denkt.
Vor allem vernachlässigen die noch die Reibung und den Luftwiderstand.

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