Die folgende Aufgabe hatte ich vor ein paar Jahren in einer Klausur im zweiten Halbjahr meines Technik-Kurses gestellt. Die Aufgabe kann als allgemein verfügbar gelten; sie kommt in verschiedenen Versionen in Sammlungen von Problemen zur Newtonschen Mechanik vor. Originell war freilich der Fehler, den einige Schüler im Teil c) der Aufgabe machten; er bot die Chance zu einer vertiefenden Diskussion des Problems. Ich stelle zunächst die Aufgabe und eine Lösung dazu vor; dann wird der Fehler erörtert, aus dem wir einiges lernen konnten.
Ein Quader der Masse m1 = 2 kg liegt auf einem zweiten Quader, der die Masse m2= 6kg hat. Dieser befindet sich auf einer waagerecht liegenden Platte. Zwischen der Platte und dem unteren Quader gibt es keine Reibungskräfte. Zwischen dem unteren und dem oberen Quader gibt es Reibung; die Gleitreibungszahl hat den Wert μG = 0,2; die Haftreibungszahl hat den Wert μH = 0,8 .
Eine horizontal gerichtete Kraft F greift am unteren Quader an.
- Es sei F = 20 N. Zeigen Sie, dass beide Körper sich nicht gegeneinander bewegen, und bestimmen Sie die gemeinsame Beschleunigung.
- Wie groß kann F höchstens sein, damit der obere Quader nicht zu rutschen beginnt?
- Es sei F = 80 N. Bestimmen Sie die Beschleunigung, die der untere Quader erfährt, solange der obere noch nicht von ihm heruntergerutscht ist.