Zentripetalkraft / Problem mit Formel

Question

Aufgabe:

Betrachtet wird eine Wäscheschleuder mit einem Trommelradius von 30 cm und einer Drehzahl von 2400 Umdrehungen pro Minute.

a) Berechne die Geschwindigkeit der Trommelwand.

b) Berechne die Zentripetalbeschleunigung auf ein Wasserteilchen an der Trommelwand.

c) Berechne die Kraft, die auf ein Wasserteilchen nahe der Trommelwand wirkt.

Problem/Ansatz:

Bei a) und b) denke ich, dass mein Ergebnis stimmt, würde mich aber freuen, wenn das jemand bestätigen kann.

a) Ich habe den Kreisumfang der Trommel berechnet. U=2*pi*30 = 188,5 cm

2400 Umdrehungen entsprechen einem Weg von 2400*188,5=452400 cm = 4524 m pro Minute (also 60 s).

Geschwindigkeit pro Sekunde: v = 75,4 m/s

b) Für die Zentripetalbeschleunigung haben wir die Formel az = v² / r bekommen. Mit r=0,3 m erhalte ich az=18950,5 m/s².

Bei c) komme ich nicht weiter, weil doch nun die Zentripetalkraft gesucht ist, oder? Unsere Formel wäre Fz=m*az, wobei ich az aus b) übernehmen kann, aber die Masse m des Wasserteilchens nicht kenne. Kann mir jemand helfen? Vielen Dank!

Answer 1

Hallo

Physikfragen in nanolounge bitte

a,b sind richtig,  aber v ist einfach Geschwindigkeit nicht Geschwindigkeit pro Sekunde.

c) kannst du nur m*a schreiben. oder die Kraft auf 1g Wasser angeben

vielleicht ist gemeint: die Zentripetalkraft wird von der Wand auf das Wasser ausgeübt, bei einem Loch der Trommel fehlt sie und die Trägheitskraft wirkt vom bewegten Wasser her gesehen als Zentrifugalkraft?

Gruß lul

Answer 2

Hallo Hannah

a) und b) hast du erstmal richtig gemacht. Da habe ich die gleichen Ergebnisse.

bei c) hast du ein Teilchen NAHE der Trommelwand und nicht an der Trommelwand. Dieses Teilchen kann, muss aber nicht der Kreisbewegung unterliegen. Nimm z.B. mal ein Teilchen, was sich gerade von der Trommelwand gelöst hat und nach außen fliegt. Dieses Teilchen unterliegt dann nur noch der Schwerkraft und evtl. auch der Bremskraft durch Luftreibung.

Und wie du schon sagtest ist das Gewicht des Teilchens auch nicht bekannt.

Zur Not triff halt selber annahmen und berechne es dann für deine Annahme.

Wikipedia kennt als historische Gewichtseinheit der Apotheler das ein Tropfen etwa 0.05 g sind. Nun haben wir in der Waschmaschine allerdings ein Waschmittel welches die Oberflächenspannung herabsetzt und die Tropfen dadurch natürlich auch kleiner und leichter werden.