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Komponenten einer Kraft

Firmenschild

Das Schild hängt unter dem Punkt B der Stange BC, die im Punkt C an der Wand befestigt ist. Das Seil AB ist im Punkt A an der Wand befestigt und hält die Stange waagrecht. Die Gewichtskraft F des Schildes erzeugt zwei Kräfte F1 und F2: F1 zieht am Seil, F2 drückt die Stange gegen die Wand. Wähle die beiden Kräfte so, dass ihre Summe F ist.

Aufgabe 1a

Die Punkte im Applet haben die folgenden Koordinaten (in m): A = (0|6,5), B = (3|5), C = (0|5). Lies die Koordinaten der Kräfte (in N) ab und bestätige, dass gilt.

Aufgabe 1b

Die 2. Koordinaten von F1 und F stimmen überein: . Berechne die 1. Koordinate x von F1 mit Hilfe ähnlicher Dreiecke.

Aufgabe 1c

Die Koordinaten von F1 und F2 können auch mit Hilfe der Vektorrechnung bestimmt werden:

  • F1 hat die gleiche Richtung wie ,
  • F2 hat die gleiche Richtung wie ,
  • ihre Summe ist F.
Drücke F1 und F2 als r- bzw. s-Faches passender Vektoren aus, setze sie in die Summengleichung ein und löse das entstehende Gleichungssystem nach r und s auf.

Schiefe Ebene

Eine Kugel rollt eine schiefe Ebene hinunter. Die Gewichtskraft F der Kugel erzeugt zwei Kräfte F1 und F2: F1 beschleunigt die Kugel auf ihrer Bahn, F2 drückt auf die Unterlage. (Daher gilt: F1 ist parallel zu AC, F2 steht normal auf AC.) Wähle die beiden Kräfte so, dass ihre Summe F ist.

Aufgabe 2a

Die Punkte im Applet haben die folgenden Koordinaten (in m): A = (0|0), B = (6|0), C = (6|2), der Betrag von F ist 40 N. Drücke F1 und F2 als r- bzw. s-Faches geeigneter Richtungsvektoren aus.

Aufgabe 2b

Gehe wie in Aufgabe 1c vor, um F1 und F2 zu berechnen.

Aufgabe 3

Vergleiche in den Aufgaben 1 und 2 die Summe der Beträge von F1 und F2 mit dem Betrag von F.

Aufgabe 4

Wie ändern sich die Beträge von F1 und F2, wenn a) in Aufgabe 1 das Seil, b) in Aufgabe 2 die schiefe Ebene flacher wird? (Verschiebe in Aufgabe 1 den Punkt A, in Aufgabe 2 den Punkt C.)