Kälkproblem
Har lite problem med denna uppgiften
En liten flicka åker kälke nedför en backe och ut på en horisontell, snötäckt plan. Hennes fysikintresserade mamma vill beräkna vilken maximal hastighet kälken uppnår. Med ett måttband som hon råkar ha i fickan mäter hon backens höjd till 3,0 m och dess längd till 6,0 m. Den sträcka flickan glider på planen är 12,5 m. Hon gör vidare antagandet att friktionskraften i backen är 85% av friktionskraften på den horisontella planen. Beräkna kälkens maximala hastighet utifrån de givna förutsättningarna. (Man kunde anta att största flickan vägde 30 kg vilket jag gjorde)
Försökte lösa den (på ett väldigt otympligt sätt) och fick fel svar, någon som vet var det kan ha gått snett?
Dt är korrekt att lägesenergin på toppen av backen kommer att omvandlas till värme dels i backen och dels på platten. Index 1 är backen och index 2 är platten:
Wp: lägesenergi på toppen
Wf1: friktionsenergin i backen
Wf2: friktionsenergin på platten
Wp-Wf1-Wf2=0
Maximal hastighet inträffar i foten av backen och då har ekipaget energin Wk=Wp-Wf1. Kan vi beräkna Wp-Wk1 kan vi alltså beräkna maxhastigheten.
Notera att friktionskoefficienterna har förhållandet u1=0,85u2
För att beräkna friktionen i backen måste vi veta normalkraften och då behöver backens vinkel beaktas.
Försöka att sätta upp alla uttryck och samband med beteckningar och inte siffror. Det är enklare att följa och minskar risken för fel.
Förstår inte riktigt varför Wp-Wf1-Wf2=0? Borde inte Wp=Wf2? I alla fall när kälken har stannat?
Och hur vet jag att hastigheten är högst vid slutet av backen? Skulle inte friktionen kunna vara så stor att det saktar in i slutet av backen?
Lägesenergin används till friktionsvärme i backen och till friktionsvärme på platten. Wp=Wf1+Wf2.
Vid foten av backen har lägesenergin omvandlas till friktionsvärme och rörelseenergi. Rörelseenergin omvandlas sen till friktionsvärme på platten.
När kälken startar är hastigheten 0. Om friktionen är väldigt stor skulle kälken stå still. Men vi vet att den åkte ner för backen och 12,5 meter ytterligare.
