PhysProf - Geneigte Ebene

PHYSROF 1.1
  Interaktive Physik-Software zu Themen aus den Bereichen
Mechanik, Elektrotechnik, Optik und Thermodynamik

 

Geneigte Ebene


Das Unterprogramm [Mechanik I] - [Geneigte Ebene] ist dienlich, sich die physikalischen Gesetzmäßigkeiten, welche an der geneigten Ebene herrschen, zu veranschaulichen.

PhysProf - Geneigte Ebene

Unter einer geneigten Ebene versteht man eine Ebene, welche unter einem bestimmten Winkel gegen die Horizontale geneigt ist. Die Gewichtskraft eines Körpers auf der geneigten Ebene lässt sich in zwei, einen rechten Winkel bildende, Kraftkomponenten zerlegen. Es sind dies:

Hangabtriebskraft:
Parallel zur geneigten Ebene gerichtet.
Normalkraft:
Rechtwinklig zur geneigten Ebene gerichtet.
 

Es gelten folgende Zusammenhänge:

Geneigte Ebene - Gleichung - 1

Geneigte Ebene - Gleichung - 2
 

Zudem gilt es auftretende Reibung zu berücksichtigen und diese anhand von Reibungszahlen in die Berechnung einzubinden. Reibungszahlen werden mittels Versuchsdurchführung bestimmt. Hierbei wird der Winkel einer geneigten Ebene solange vergrößert, bis der aufgelegte Körper zu gleiten beginnt (Haftreibung μ0) bzw. gleichförmig gleitet (Gleitreibung μ).

Es gelten hierfür folgende Zusammenhänge:

Geneigte Ebene - Gleichung - 3

 

Geneigte Ebene - Gleichung - 4
 

Hierbei sind:

FH: Hangabtriebskraft [N]

FN: Normalkraft [N]

FR: Gleitreibungskraft [N]

FHA: Haftreibungskraft [N]
 

Ist die Hangabtriebskraft FH größer als die Haftreibungskraft FHA ,so rutscht der Körper. Ist sie kleiner, so bleibt der Körper an seiner ursprünglichen Position.

Als Kippmoment des Körpers wird bezeichnet:

Mk = G·h

Hierbei sind G die Gewichtskraft des Körpers und h die Höhe des Schwerpunkts des Körpers.

Befindet sich das Lot vom Schwerpunkt des Körpers außerhalb der Auflagefläche des Körpers, so besitzt das Kippmoment des Körpers Mk einen höheren Wert wie sein Standmoment und der Körper kippt.

Programmbedienung

Durch die Bedienung der Rollbalken können Sie den Neigungswinkel der Ebene sowie die Gewichtskraft G des Körpers verändern. Durch die Fokussierung eines Listeneintrages können Sie Stoffkombinationen auswählen, für welche die Berechnungen durchzuführen sind, und somit deren Haft- und Gleitreibungszahl bestimmen lassen.
 

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