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Physik-Rätsel

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XaoMat

Meister

  • »XaoMat« ist der Autor dieses Themas

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1

29.10.2005, 18:37

Physik-Rätsel

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« hat folgende Datei angehängt:

Imp_Vmax_

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2

29.10.2005, 18:56

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

gonzor

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  • »gonzor« wurde gesperrt

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3

29.10.2005, 19:04

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

XaoMat

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4

29.10.2005, 19:17

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?

WW_Ronin

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5

29.10.2005, 19:20

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

Imp_Akhorahil

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6

29.10.2005, 19:32

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?

WW_Ronin

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7

29.10.2005, 19:38

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.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »WW_Ronin« (29.10.2005, 19:42)

MfG_Linus

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8

29.10.2005, 19:50

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.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »MfG_Linus« (29.10.2005, 19:53)

XaoMat

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9

29.10.2005, 20:11

hehe schön euch zuzuhören =)
vergesst problem nummer 1 nicht :D

WW_Ronin

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10

29.10.2005, 20:29

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.

zecher_soratax

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11

29.10.2005, 21:57

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

beim ersten hab ich absolut kA

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »zecher_soratax« (29.10.2005, 21:57)

zecher_soratax

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12

29.10.2005, 22:02

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

Tsu_G_

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13

30.10.2005, 02:51

Zitat

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).

Erichbub_Si

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14

30.10.2005, 03:11

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....

zecher_soratax

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15

30.10.2005, 08:51

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 ;)

WW_Ronin

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16

30.10.2005, 09:25

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.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »WW_Ronin« (30.10.2005, 09:27)

DyNaMiTe

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17

30.10.2005, 12:39

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" :D

WW_Ronin

Erleuchteter

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18

30.10.2005, 13:55

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.