Eine schwere Physik Aufgabe über schnelle Autos?

"Walking in a winter wonderland" dichtete Richard B. Smith vor fast 90 Jahren. Tja, was nicht überliefert wurde war der vollständige Titel "Doing Experimentalphysics 1 exercices at home, while everyone else's walking in a winter wonderland". Naja gut, dann wollen wir mal wieder

Aufgabe

Ein Auto der Masse m = 1,2 t habe einen Motor mit 100 PS.

a) Welche physikalische Größe beschreibt die Angabe 100 PS? Welche EInheit und welchen Wert hat diese in SI-Einheiten?

b) Wie viele Sekunden t benötigt dieses Auto um die Geschwindigkeit von 0 km/h auf 100 km/h zu steigern? Wir gehen der Einfachheit von einer Beschleunigung mit konstantr Leistung aus, d.h. während der kompletten Beschleunigungsphse t laufe der Motor mit der maximalen Leistung. Wie hoch ist die mittlere Beschleunigung a ?

c) Welche Höchstgeschwindigkeit kann das Auto erreichen? Bei hohen Geschwindigkeiten ist die Luftreibung die dominierende Reibungskraft, deswegen gehen wir hier davon aus, dass diese die einzige Reibungskraft sei. Der Querschnitt sei A = 2;5m², der cw = 0;25 und die Luftdichte p = 1,2 kg/m³ .

d) Wie viel PS müsste das Auto besitzen, um eine doppelt so hohe Höchstgeschwindigkeit zu besitzen?

e) Eine Beschleunigung mit konstanter Motorleistung wie in Teilaufgabe b) ist in der Praxis nicht machbar. Aber auch theoretisch bringt dies einige Probleme mit sich: Wie verläuft die zeitliche Entwicklung der Geschwindigkeit v(t) und der Beschleunigung a(t) während der Beschleunigungsphase mit konstanter Leistung (ohne Reibung)? Wo könnte hier das Problem liegen?

f) Eine Beschleunigung mit konstanter Kraft (genauer Drehmoment der Räder) ist eine etwas bessere Näaherung. Welche Maximalleistung müsste der Motor des Autos besitzen, um in gleicher Zeit wie in Teilaufgabe b) von 0 km/h auf 100 km/h diesmal allerdings gleichmäßig (a(t) konstant) beschleunigen? Reibungskräfte seien vernachlässigt.

Jensek81'scher Ansatz:

a) PS beschreibt Leistung.
1 PS = 735,55 Watt

=> 100 PS = 73550 Watt

b) v = v0 + a * t

Da v0 = 0 => v = a * t

v = 100 km/h => 250/9 m/s

=> a = v/t

=> t = v/a
Und hier komm ich jetzt nicht weiter, da ja v von a abhängt und t von a. Schöne Schokolade!

c) Luftreibungskraft F = 1/2 cw * A * p * v²max

=> vmax = 3. Wurzel aus (2*P/ cw * A * p)

= 3. Wurzel aus (2 * 73550 Watt / 0,25 * 2,5 * 1,2) = 57,2 m/s

d) Leistung prop zur 3. Potenz der Geschwindigkeit => 2³ = 8
8 * 73550 W = 5588400 W

=> 5588400 W / 735,5 W/PS = 800 PS

e) F = P/v => a = (P/v)/m = P/mv
Problem: Geschwindigkeit v könnte unbegrenzt wachsen => limes von a geht gegen null

f) a = delta v / t = (100 km/h - 0 km/h )/ t

Hier ist jetzt das Problem'sche daß ich t aus Aufgabe b) nicht weiß.
Im Endeffekt wär der Spaß dann
F = m* a => P = m * a * v = 1200 kg * [ delta v / t = (100 km/h - 0 km/h )/ t ] * [ a0 + a t]
Hier komm ich jetzt aber nicht weiter wegen dieser "kann a ohne t nicht lösen" und "t nicht ohne a".

Ich hoffe ihr seid jetzt nicht wegen dieser Aufgabe erfroren.
Liebe Grüße,
Marius Müller Westernhagen

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Elastizitätsmodul von Messing (graph) darstellen?

Leute, ich bin ein bisschen verwirrt. Ich habe hier eine Aufgabe bekommen womit ich einen Graphen erstellen soll mit SciDavis, allerdings bin ich ein bisschen überfordert.

Es soll ja so ein Messing graph sein, also so ein hin her schwingen zwischen starken Anstieg des Graphen und starken Abfall. aber ich weiß halt nicht wie ich es berechnen soll.

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Das ist die Aufgabe:

Ein Messingstab mit einer Gesamtlänge L=(1,001+0,002)m, einer Masse m=(0,9505+0,0001)kg und mit einem Durchmesser von d=(1,210±0,006)cm und entsprechenden R als Radius. Auf der anderen Seite wird ein Gewichte M=(0,500+0,001)kg in unterschiedlichen Abständen L_i, zum Halterungspunkt angehängt und die Auslenkung s des Stabes gemessen Ziel der Messung ist es, das Elastizitätsmodul E des Materials zu bestimmen.

s = 4/(3pi) * (L_{i} ^ 3)/(E * R ^ 4) * g*M

Die Messunsicherheit für L, beträgt Delta L-±0,002m und für die Auslenkung Delta s=+0,1mm

Punkte:

L_i(m). | s(mm)

0,073. | 1,4

0,135. | 3,0

0,221. | 4,8

0,357. | 7,3

0,528. | 11,2

0,715. | 16,1

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Ich habe am Anfang Li und s erstmal als graph dargestellt, es war fast eine lineare Funktion, dann ist mir aber aufgefallen das die y Achse eigentlich nicht s sonder E (Elastizitätsmodul) sein soll.

Ich bin mir nicht sicher wie ich es berechnen soll, ich habe die Formel

s = 4/(3pi) * (L_{i} ^ 3)/(E * R ^ 4) * g*M

Benutzt und s und E verstaucht. Und alles eingesetzt. Ich bekam dann die punkte für E heraus aber ich weiß nicht ob es richtig ist, denn es sieht so ähnlich aus wie ein Exponentialfunktion. Bin ich auf dem richtigen Weg?

Und ich soll übrigens ja auch die Messunsicherheit messen, ich bin schon sowieso etwas verwirrt welche Formeln ich benutzen muss für die Messunsicherheit.

Kann mir wer helfen?

Bewegung, Mathematik, Geschwindigkeit, Wissenschaft, Beschleunigung, Exponentialfunktion, Formel, Mechanik, Messing, Messung, Physik, Unsicherheit, Graphen, Messungen
Wie unterteilt man einen großen Frequenz Messbereich am sinnvollsten?

Hallo,

ich habe zum ersten Mal Messungen aufgezeichnet bzgl. eines Augsgangsfilters für eine wissenschaftliche Arbeit. Ich habe mich am Schaltplan orientiert und fürs erste nur die Netzdrossel gemessen. Insgesamt gibt es drei Netzdrosseln, die ich jeweils gemessen habe. In Abhängigkeit der Frequenz habe ich mithilfe eines LCR Messgerätes, die Impedanz, die Induktivität und den reellen Anteul der Induktivität aufgenommen. Mein Ziel ist es anhand der Messungen auf die technischen Daten zurückzuschließen.

Ich will durch ein Liniendiagramm meine Messungen wiedergeben, doch leider weiß ich nicht, wie ich das am Besten darzustellen habe. Meine Messungen sind von 20Hz bis zu 200kHz, wenn ich Beispielsweise den reellen Widerstand der drei Drosseln einzeln (also drei Linien im Diagramm) so wiedergebe, erkennt man nicht viel. Dementsprechend ist meine Frage, sollte ich am besten das in 3 Messbereiche unterteilen und die niedrigen Frequenzen zu erst darstellen ? Soll ich mich am verhalten der Messung orientieren, so dass ich den annähernd konsten Bereich einmal darstelle und dann den Anstieg ?

Müsste ich dann die Induktivität und die Impedanz genauso darstellen oder kommt es auf die Messung an ?

Im Bild sieht man meine Messung v.a. unterhalb von 20 kHz ist nichts mehr zu erkennen.

Hier sieht man den niedrigen Frequenzbereich, kann man das so darstellen ? denn die Abweichungen wirken etwas chaotisch. Sollte man das vlt durhc eien Trendlinie darstellen, wäre das besser ? Wie kann ich ansonsten das Verhalten wiedergeben ?

Welche Farben wirken da am besten ?

Als Diagrammtyp bekam ich (x,y)-liniendiagramm vor.

Viele Grüße,

Hannaham

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Drossel, Messung, Spule, Widerstand
Mehrere RCD´s lösen nicht aus?

Hallo zusammen,

ich bin Messtechniker und gelernter Elektroinstallateur und habe gerade das Thema Wiederholungsprüfung der E-Installation nach VDE 105-100.

Jetzt habe ich ein Problem. Bei einem Schaltschrank mit ca. 7 RCD Stromkreisen löst nur 1 RCD bei der Messung aus. Weder bei der Zeitmessung noch bei der Differenzstrommessung lösen die restlichen 6 aus (Angezeigte Messwerte: 999ms; >40mA). Der RCD der auslöst hat Top Werte (35ms; 22mA).

Der PA ist angeschlossen und hat einen guten Wert (0,16 Ohm) sowie der PE der Zuleitung (0,19 Ohm), TN-Netz. Spannung liegt am RCD an, 230V Eingang sowie Abgang RCD. Die Prüftaste funktioniert bei allen RCD´s, die Messung wie gesagt nur bei einem. Die Anlage ist ca. 10 Jahre alt. Kann es nun wirklich sein das alle RCD´s, bis auf einer, innerhalb von 4 Jahren einfach kaputt gehen? Verklebung kann es nicht sein da die Prüftaste funktioniert. Installation abgangsseitig des RCD´s kann es nicht sein da die Messung des RCD´s unabhängig davon ist, ich muss nur den Strom über einen anderen Kreis fließen lassen als über den am RCD angeschlossenen Neutralleiter und da Spannung vorhanden ist sollte der RCD auslösen. Egal ob ich an der Steckdose oder am RCD direkt messe, er löst nicht aus. Wahrscheinlich der Summenstromwandler im RCD defekt oder? Die RCD´s sind von der marke Siemens; 40A; 30mA. Messgerät: Gossen Metrawatt Profitest Mtech. Gemessen wurden alle 3 Phasen gegen PE, PA und sogar gegen geerdete Steige Trassen und Neutralleiter von anderen RCD Stromkreisen.

Bevor ich die 6 RCD´s tauschen lasse, frage ich sicherheitshalber nochmal nach ob bei anderen das Problem schon mal aufgetreten ist und ob es eine Lösung gibt.

Strom, fi, Messung, RCD, VDE
Immissionsmessung durch den Schornsteinfeger- Mitarbeiter und nun?

Wir haben im Bad eine Gastherme die 2007 installiert wurde. Als wir die Wohnung 2012 in einem Mehrfamilienhaus 6 Wohnparteien, gekauft haben, erfuhren wir im Nachhinein, dass die Therme/ Thermenwerte unserer Therme zwar in Ordnung waren, aber der alte Schornstein keinen richtigen Abzug hat, sodass es vorkommt, dass CO austritt. Der Vorbesitzer, der das Problem auch schon hatte, reagierte nicht, da er die Wohnung schnellst möglich verkaufen wollte. 1x im Jahr wird vom Schornsteinfeger- Mitarbeiter eine I-Messung durchgeführt, zusätzlich lassen wir 1x im Jahr von einer Fachfirma eine Messung durchführen und die Therme reinigen. Bei der Messung wurde immer wieder CO Austritt bemängelt. Es wurde eine Schornsteinerhöhung und Zugklappe empfohlen. Wir haben dann die Eigentümer-Verwaltung informiert und um Mängelbeseitigung zwecks Schornsteinaufsatz und Zugklappe gebeten, da hier Gefahr in Verzug ist. Nichts passierte. Es ging Hin und HER zwischen ET-Verwaltung und Schornsteinfegermeister. Wir korrespondierten mit der ET-Verwaltung und dem Schornsteinfegermeister. Nichts! Ein Fachanwalt wurde eingeschaltet um die ET-Verwaltung zu bewegen, eine Mängelbeseitigung vorzunehmen. Auf Anwaltsbriefe wurde nicht reagiert. Man sah sich als ET-Verwalter nicht in der Pflicht. Wir als ET sollten handeln. Nachdem wir dann einen Gesprächstermin mit dem Chef der Verwaltungsfirma wahrgenommen haben und ihm von den Unstimmigkeiten erzählten, eindringlich darum baten, jetzt endlich zu reagieren, da wir sonst weitere härtere Maßnahmen ergreifen würden, wurde dieses Jahr endlich ein langes Rohr auf den Schornsteinkopf von einer Fachfirma installiert. O.K. wir dachten, nun wäre endlich Ruhe. Pustekuchen. Trotz des Schornsteinaufsatzes, haben wir immer noch CO Austritt, das hat der Schornsteinfeger protokolliert. Wir die Verwaltung wieder angeschrieben. Es ging wieder HIN und HER. Dieses Mal lag es am Schornsteinfegermeister. Auf EMail Kontakt der Verwaltung reagierte er erst nicht, bis der Ton etwas schärfer wurde. Heute hatte ich mit dem Schornsteinfegermeister einen Termin. Unser Nachbar im EG hat in seinem Keller damals eine Therme eingebaut. Heute stellte der Schornsteinfegermeister fest, dass es an der Therme des Nachbarn liegt, dass wir oben bei uns am Schonstein keinen richtigen Zug haben. Auf Anfrage hin, was nun zu tun ist, druckste er wieder mal herum. Allwissend, das Gefahr in Verzug ist und wir in unserer Wohnung durch den CO Austritt auch gesundheitliche Probleme o. mehr bekommen könnten. Ein kleines Streitgespräch entwickelte sich und ich schmiss den Typen kurzerhand aus der Wohnung. Ich rief bei der Stadt/Ordnungsamt an - die sind nicht Zuständig, die Innung ebenso wenig. Wir werden wohl wieder einen FA einschalten müssen.

Gesundheit, Messung, Physik, Steuerung

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