Übertragene Energiemenge < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:09 So 07.09.2008 | | Autor: | sasi |
| Aufgabe | | Ein Pkw (m= 1000 kg) wird on einem Abschleppwagen eine 150 m langen Berg (Höhenunterscheid [mm] \Delta [/mm] h= 10 m) hochgezogen. Am Fße des Berges ist v=1m/s, oben 3m/s. Es ist fgl=0,04. Wie groß ist die übertragene Energiemenge? (Systeme angeben!) |
Ich habe erstmal den Winkel am Berg auszurechnen (sin(alpha)=10m/150m also alpha=3,82°).
Dann hab ich versucht eine Zustandstabelle zu machen, wie wir das in der Schule gelernt haben, bin aber nicht weitergekommen, weil wir bis jetzt nur Aufgaben haten in denen Energieumgewandelt wurde, aber in iesem fall ist ja noch Energie hinzugekommen.
Wie muss bzw. kann ich das rechnen? Also ich möchte keine Lösung für die Aufgabe haben, sondern nur einen Ansatz, den ich verstehen kann um damit weiter rechnen.
Danke schon mal im voraus für die Antworten!
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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Hi,
der Winkel und die Länge des Berges ist hier egal. Die Höhe ist jedoch wichtig. Mache dir am besten eine Skizze mit dem Höhenunterschied und den Geschwindigkeiten (am Fuß des Berges und am Gipfel). Wichtig bei solchen Energieaufgaben ist auch einen Ort festzulegen an dem die potentielle Energie Null ist (ich empfehle dir den Fuß des Berges).
So, dann berechnest du die Energie am Fuß des Berges und am Gipfel, meinetwegen getrennt. Überlege dir dazu welche Energieformen am Fuß des Berges, und welche am Gipfel vorkommen (potentielle, kinetische).
Die Differenz dieser beiden Energien ist dann die auf das abgeschleppte Auto übertragene Energie.
Wenns nicht klappt, nochmal melden...
Gruß
Bernd
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 16:56 So 07.09.2008 | | Autor: | sasi |
| Aufgabe | | Ein Pkw (m= 1000 kg) wird on einem Abschleppwagen eine 150 m langen Berg (Höhenunterscheid h= 10 m) hochgezogen. Am Fße des Berges ist v=1m/s, oben 3m/s. Es ist fgl=0,04. Wie groß ist die übertragene Energiemenge? (Systeme angeben!) |
erstmal danke für deine shnelle antwort!
mmh das hab ich mal versucht..
Zustand 1 (unten am Berg):
Wh+Wb=
mgh+0,5mv²=
0+500Joule=500joule
Zustand 2 (auf dem Berg):
Wh+Wb=
mgh+0,5mv²=
98100Joule+4500Joule=
102600Joule
Zustand 2- Zustand 1=
102100Joule
Das wär ja soweit ganz einfach, aber wofür ist dann fgl in der aufgabe gegeben? und ich hab eine Lösung von meiner Lehrerin, nach der 690kJ das Ergebnis sein soll. hab ich mich da verrechnet oder ist die lösung falsch?
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Hi,
ja, hab die Reibung vergessen. Dann ist der Winkel und die Länge doch nicht so unwichtig...
[mm] F_{R}=F_{N}*fgl
[/mm]
[mm] F_{N}=mgcos(\alpha)
[/mm]
So, um eine Energie zu bekommen mit der Länge des Berges multiplizieren...
Gruß
Bernd
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 17:46 So 07.09.2008 | | Autor: | sasi |
| Aufgabe | Aufgabe
Ein Pkw (m= 1000 kg) wird on einem Abschleppwagen eine 150 m langen Berg (Höhenunterscheid h= 10 m) hochgezogen. Am Fße des Berges ist v=1m/s, oben 3m/s. Es ist fgl=0,4. Wie groß ist die übertragene Energiemenge? (Systeme angeben!)
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Okay, hab ich schonbefürchtet, dass das nicht so einfach geht ;)
also mit deiner Rechnung ist jetzt $ [mm] F_{N}=9788kg*m/s²
[/mm]
und $ [mm] F_{R}=3915kg*m/s²
[/mm]
richtig?
Sorry, Physik ist im Momentecht nicht mein Fall...
Welche Kraft muss ich jetzt mit dem Weg multiplizieren? Wie komme ich dann an die übertragene Energiemenge? und ist der Zustand 1 trotzdem richtig?
Fragen über Fragen, ich hoffe es hat jemand die geduld mir das alles zu erklären!
und mit fgl hast du recht, es ist wirklich 0,4.
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Hi,
Energie ist doch laut Definition E=F*x (Kraft mal Weg), jedenfalls solange F konstant ist, und das ist ja bei dir der Fall.
Da du [mm] F_{R} [/mm] berechnet hast aber die Reibarbeit (=Reibenergie) willst, musst du [mm] F_{R} [/mm] nun noch mit der länge des Berges, sprich 150m multiplizieren. Damit hast du die Reibarbeit.
Hättest du alleine gewuss wie man die Reibkraft [mm] F_{R} [/mm] berechnet, oder hast du das abgeschrieben? Wenn nicht versuch ichs etwas ausführlicher zu erklären. Bin aber jetzt erstmal weg.
Gruß
Bernd
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 18:10 So 07.09.2008 | | Autor: | sasi |
ja, hätte ich gewusst, also das mit dem fr, nur mir ist der Rest momentan ziemlich schleierhaft... ich versteh zum Beispiel nicht wie du auf
Fn=mg*cos(alpha)
kommst.
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Hi,
da bin ich wieder, ich hoffe es ist nicht zu spät.
Ich fang nochmal von vorne an. Dein Ansatz muss lauten:
[mm] \Delta E=E_{kin2}+E_{Pot2}+W_{R}-E_{kin1}
[/mm]
Das hast du ja im Grunde so gemacht, nur ohne Reibarbeit. Die hab ich am Anfang auch vergessen.
Die Schwierigkeit bei der Aufgabe ist, [mm] W_{R} [/mm] zu ermitteln.
Dazu musst du das abgeschleppte Auto gedanklich vom Berg trennen. Freischneiden sagt man dazu. An dem freigeschnittenen Auto trägst du nun alle Kräfte,die wirken, als Vektorpfeile an. Ich hab das mal in Paint hingefriemelt:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Den Winkel hast du richtig berechnet, der taucht im Freikörperbild auch wieder zwischen den Kräften auf.
Schau dir das Freikörperbild an, dann dürfte klar werden wie man [mm] F_{N} [/mm] berechent und damit dann [mm] F_{R}. [/mm] Wenn nicht, nochmal melden.
Wenn du die Reibkraft hast, kannst du daraus wie beschrieben [mm] W_{R} [/mm] berechen.
Gruß
Bernd
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 18:07 Mo 08.09.2008 | | Autor: | sasi |
Von der Formel $ [mm] \Delta E=E_{kin2}+E_{Pot2}+W_{R}-E_{kin1} [/mm] $ hab ich leider noch nie etwas gehört.
Dine Erklärung hab ich verstanden und so weit sind wir auch heute in der Schule gkommen. Dann war allerdings leider die Stunde zu Ende und daher habe ich immer noch keinen weiteren Lösungsansatz.
Da wir aber nächste Woche eine Physik-Klausur schreiben (bis dahin haben wir kein Physik mehr und die anderen aus meiner Klasse haben genauso wenig Ahnung davon wie ich), würd ich gerne wissen, wie ich jetzt weiter rechnen muss.
Nochmal vielen Dank für deine Erklärungsversuche!
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:31 Sa 13.09.2008 | | Autor: | sasi |
| Aufgabe | | Ein Pkw (m= 1000 kg) wird on einem Abschleppwagen eine 150 m langen Berg (Höhenunterscheid h= 10 m) hochgezogen. Am Fße des Berges ist v=1m/s, oben 3m/s. Es ist fgl=0,4. Wie groß ist die übertragene Energiemenge? (Systeme angeben!) |
Ich versuche jetzt seit über einer Woche die Aufgabe auszurechnen. mittlerweile habe ich eine Musterlösung mit Lösungsweg von meiner Physiklehrerin, nach der 690kJ die Lösung sind. ich bekomme jedoch mit meiner Rechnung immer -356186Nm (~-356kJ) heraus.
Bitte helft mir, ich weiß ch nicht mehr weiter.
meine rechnung:
Alpha=3,82°
WR=FR*s=FN*fgl*s=m*g*cos(alpha)*fgl*s
WR=-458268J
W=W2B+W2H-W1H+WR
W=0,5*m*v²+m-g-h-0,5m*v²+m*g*cos(alpha)*fgl*s
W=0,5*1000kg*9m²/s²+1000kg*9,81m/s²*10m-0,5*1000kg*1m²/s²+1000*9,81m/s²*cos(3,82)*0,4*150m
W=-356186Nm?
Danka schon mal für die Antworten, die mich hoffentlich endlich auf den richtigen Weg bringen!
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:34 Sa 13.09.2008 | | Autor: | chrisno |
>
> Alpha=3,82°
ok
> WR=FR*s=FN*fgl*s=m*g*cos(alpha)*fgl*s
> WR=-458268J
wie kommst Du darauf?, schreib mal die Rechnung im Detail auf.
Ich erhalte 5872905 J, obwohl man als Physiker natürlich
587 kJ schreibt.
>
> W=W2B+W2H-W1H+WR
mach das nicht mit einer Formel. Du hast oben schon ausgerechnet: Energie oben - Energie unten = 102 kJ
Die hat der Abschleppwagen auf den PKW übertragen. Dann
musste er noch die Reibungsenergie aufbringen also die
587 kJ. Die werden wohin übertragen?
Zusammen sind das 689 kJ, das stimmt mit den 690 kJ Deiner Lehrerin überein.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 12:50 So 14.09.2008 | | Autor: | sasi |
>> WR=FR*s=FN*fgl*s=m*g*cos(alpha)*fgl*s
>> WR=-458268J
>wie kommst Du darauf?, schreib mal die Rechnung im Detail auf.
>Ich erhalte 5872905 J, obwohl man als Physiker natürlich
> 587 kJ schreibt.
Ehrlich gesagt komm ich selber überhaupt nicht auf die Formel, die habe ich aus der Lösung übernommen, mir ist aber überhaupt nicht klar wie man darauf kommt.
Die Energie in den einzelnen Zuständen knn ich ja problemlos ausrechnen aber bei der "Reibarbeit" weiß ich überhaupt nicht weiter!
Kann mir das bitte einer von euch erklären?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:32 So 14.09.2008 | | Autor: | chrisno |
Nimm ein Buch und schiebe es über den Tisch.
Es bewegt sich dabei mit konstanter Geschwindigkeit:
[mm] $\Delta E_{kin} [/mm] = 0$.
Die Höhe ändert sich nicht: [mm] $\Delta E_{pot} [/mm] = 0$.
Dennoch kommst Du ins Schwitzen, wenn Du das lange genug machst, das Buch scwer und der Tisch rau genug ist.
Du überträgst Energie auf das Buch. Die wird berechnet nach der Formel Kraft mal Weg. Dabei müssen beide die gleiche Richtung haben. Letztendlich wird das Buch aber nicht schneller, weil Du nur die Reibungskraft mit Deinem Schieben genau kompensierst. Dort wo das Buch auf dem Tisch reibt, wird es wärmer und auch Material abgetragen. Da landet also die Energie in der Form von Wärme oder aufgebrochenen chemischen Bindungen.
Bei Deiner Aufgabe musst Du zuerst die Reibungskraft berechnen. Die Reibungskraft ist proportional zur Kraft [mm] F_N [/mm] mit der das Buch (der PKW) auf die Unterlage drückt. (Setz mal jemand auf das Buch und schiebe dann.) Der Proportinalitätsfaktor ist dieses fgl (eine blöde Abkürzung).
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 20:51 Mo 15.09.2008 | | Autor: | sasi |
Okay, danke nochmal für ALLE Erklärungen, sie haben mir echt bei meinem Verständnis für die Kräfte (an dem es wohl zuerst immer gescheitert ist) geholfen. Vorhin hab ich dann meine Klausur geschrieben - und was soll ich sagen, ich konnte auf einmal alles un mittlerweile hab ich selbst diese Aufgabe RICHTIG ausgerechnet!
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 17:39 So 07.09.2008 | | Autor: | berndbrot |
Ich nochmal.
Sicher das fgl=0,04 ist und nicht 0,4?
Ich hab das eben nochmal nachgerechnet und komme nur mit fgl=0,4 aufs richtige Ergebnis
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