F1) Energi: Luftmotstånd på bob

Heureka Fysik 1, Energi: kapitel 6

13) En bob med massan 620 kg åker nedför en bana. Figuren visar en del av banan som inte innehåller några svängar. Här håller bobben den konstanta hastigheten av 125 km/h. Bortse från friktionen mot isen och bestäm luftmotståndet på bobben i denna del av banan.

Min tankegång:

Kapitlet handlar om potentiell och kinetisk energi samt arbete. Därför bör jag använda dessa formler:

$E_{p} = m g h$

$E_{k} = \frac{m v^{2}}{2}$

$W = F \cdot s$

Första steget är att ta reda på den potentiella energin vid denna del av banan. Sedan ska den kinetiska energin subtraheras från den potentiella för att få differensen som bör motsvara luftmotståndet. Med hjälp av sambandet mellan arbete och potentiell energi kan kraften F räknas ut.

Den kinetiska energin är:

$E_{k} = \frac{620 \cdot {(34, 72)}^{2}}{2} \approx 373 698 J$

Men ett problem uppstår när den potentiella ska räknas ut eftersom den är mycket mindre än den kinetiska, vilket resulterar i ett negativ tal.

Kan någon förklara hur man kan gå vidare i denna fråga eller peka ut ett misstag i tankegången?

Rörelseenergin är konstant under det här förloppet.

Alltså är (förlorad lägesenergi) = (arbete utfört av luftmotståndet)

Eller i formler

mgh = Fs

Tack för svar!

$m g h = F \cdot s$

ger att

$620 \cdot 9, 82 \cdot 2, 5 = F \cdot 10, 3$

$F = \frac{620 \cdot 9, 82 \cdot 2, 5}{10, 3} \approx 1, 5 k N$

Detta stämmer överens med facit.

För att lära mig i framtiden undrar jag varför man kan betrakta den förlorade lägesenergin som arbetet utfört av luftmotståndet? Beror det på att rörelseenergin är konstant och att krafterna därför är i jämvikt, vilket leder till detta samband?

Ponera att bobben accelererade, hur hade lägesenergin och luftmotståndet påverkats av detta? Jag tänker att bobben ska ju ändå ner, vilket innebär samma värde på minskning av lägesenergi oavsett hastighet. Stämmer det?

Ja, lägesenergin minskar. Ofta omvandlas den då till rörelseenergi, helt eller delvis. Här är det givet i uppgiften att farten är konstant, så lägesenergin omvandlas till något annat. (I det här fallet pga luftmotstånd)

Tack för svar!

Jag förstår bättre nu, tack Ture och Bubo.

Svara

Visa senaste svar