Waschmaschine

• Kreisbewegung

Ein experimentierfreudiger Herr möchte gerne ein paar trockene Socken in einer Waschmaschine schleudern. Er legt das einzelne 50 g schwere Sockenpaar in die Trommel, welche einen Durchmesser von 48cm hat. Und möchte folgende Dinge herausfinden:

1. Welche Normalkraft wirkt auf das Sockenpaar, wenn es auf dem höchsten Punkt ist und die Umdrehung 1200 U/min beträgt?
2. Wie schnell muss die Trommel mindestens drehen, damit das Sockenpaar am höchsten Punkt nicht herab fällt?

+ Musterlösung

Aufgabe 1:

(1)

\begin{align} F_{\mathrm{N}}=F_{\mathrm{Z}}-F_{\mathrm{G}} \end{align}

(2)

\begin{align} \;v=\frac{2\cdot \pi \cdot r}{T} \end{align}

(3)

\begin{align} F_{\mathrm{N}}=\frac{mv^2}{r}-mg=189\mathrm{\;N} \end{align}

Aufgabe 2:

(4)

\begin{align} v=\sqrt{\frac{r\cdot (F_{\mathrm{N}}+m\cdot g)}{m}}=\sqrt{rg}=\frac{3\sqrt{654}}{50}=1.53 \frac{{\mathrm{m}}}{{\mathrm{s}}} \end{align}

Wobei $F_{\mathrm{N}}$ null ist.

An wen richtet sich diese Aufgabe? Was wird damit geübt?

• Zusammenhänge wischen der Normalkraft und der Zentrifugalkraft
• Vertikale Kreisbewegung
• Um diese Aufgabe zu lösen, muss man alles über die gleichförmige Kreisbewegung kennen.

Wie würden Sie diese Aufgabe jemandem erklären, der sie nicht lösen kann?

• Zuerst Situations- und Additionsplan zeichen.
• Zwei Formeln für $\mathrm{F}_{\mathrm{res}}$ aufstellen, diese gleichsetzen und nach $F_{\mathrm{N}}$ bzw. nach $v$ auflösen.
• Achtung: Bei Aufgabe 2 gut auf die Normalkraft achten. Wie gross muss die Normalkraft sein?

Was fiel Ihnen beim Aufstellen dieser Aufgabe besonders schwer?

• Die richtigen Fragen zu der "Waschmaschine" zu stellen.
• Die Formeln in den richtigen Zusammenhang zu stellen.

Viel Spass!
Philipp Albrecht, 4r

Verwendetes Material

• Bildmaterial: Selber fotografiert.
• Webspeicher für Bilder auf http://quiqum.dyndns.info/?id=qmh .

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Bemerkungen/Anregungen/Korrekturen

Verbesserungsvorschlag

Giftzwergli 10 Nov 2008 19:44

Ich finde deine Aufgabe sehr gut gestellt, nur hatte ich meine Schwierigkeiten mit der 1. Aufgabe. Meiner Meinung nach wäre die richtige Formel :

$F_{\mathrm{N}}$=$F_{\mathrm{G}}$-$F_{\mathrm{Z}}$

$F_{\mathrm{N}}$= mg - $\frac{mv^2}{r}$= 0.491 - 189.5 = -189 N

Bei der zweiten Aufgabe habe ich das gleiche Ergebnis bekommen wie du.