geg.:

ges.:

Lösung:

a) Der Körper m₁ soll gleichförmig nach unten gleiten. Das heißt, die Summe aller auf ihn wirkenden Kräfte muss Null sein (Trägheitsgesetz)
Welche Kräfte wirken auf den Körper?
1. Hangabtriebskraft F_H von Körper m₁ (Richtung Seil)
2. Gewichtskraft F_G von Körper m₂ (Richtung Seil)
3. Reibungskraft F_R (entgegen der Seilrichtung)

b) Die Zugkraft im Seil entspricht der Kraft, mit der die (Reibungskraft - Hangabtriebskraft) überwunden werden muß. Das ist aber genau die Gewichtskraft des Körpers m₂, also 14,4N.
c) Die Zugkraft bei einer Masse von 3 kg ist nicht die Gewichtskraft der angehängten Masse, sondern:

Die Gewichtskraft der Masse muß die 14,4 N zur Überwindung der Reibung aufbringen. Der Rest der Kraft wird zur Beschleunigung des Systems der beiden Massen benutzt. Diese Kraft ist somit 15 N groß und verleiht dem System die Beschleunigung 1ms^-2.
Die Masse 3 kg braucht zur eigenen Beschleunigung 3 N, so daß nur noch ein Rest von
29,4 N -3 N = 26,4 N übrigbleiben. Das ist die Zugkraft im Seil.

Antwort:

a) Damit der Körper gleichförmig gleitet muss eine Masse von 1,47 kg angehängt werden.
b) Die Zugkraft im Seil entspricht der Gewichtskraft des angehängten Körpers, 14,4 N.
c) Wird eine Masse von 3 kg angehängt, wirkt im Seil eine Kraft von 26,4 N.