Bremskraft ausrechnen?
Moin,
kurze Frage ich bin nicht gut in physik und hab eine kleine Rechung zu Lösen.
Wieviel Energie (in kN) brauche ich um einObjekt (z.b. Auto ohne Reibung und Luftwiederstand) welches mit 100m/s auf eine Wand oder etwas anderes zufährt zu stoppen?
Die Masse des Objekts beträgt hierbei 100.000kg.
Danke
6 Antworten
Du fragst wieviel Energie man braucht...... in kN???????????? Also eine Energie wird NIEMALS ín kN ausgedrückt!! kN, oder N sind Kilonewton oder Newton. Das ist die Einheit der Größe die sich Kraft nennt, und nicht Energie. Energie wird in Joule (oder von mir aus auch kJ oder gar MJ) ausgedrückt.
Wir betrachten jetzt mal ein Objekt, welches sich mit einer Geschwindigkeit von 100m/s fortbewegt. Und wir wollen dies stoppen, also seine Geschwindigkeit auf 0 m/s bringen.
Betrachten wir die Energiebilanz. Das Objekt besitzt kinetische Energie von 1/2*m*v² = 5*10^8 J, also 500MJ. Diese gehen wohl verloren in Wärme. Kurzum, um das Objekt zu stoppen BRAUCHST du KEINE Energie. Es geht Energie verloren dabei - das ist alles.
Wenn man aber das Objekt nicht gegen die Wand fährt, sondern "ganz normal" abbremst, dann braucht man dafür eine Kraft. Um die Geschwindigkeit zu ändern, braucht man eine Beschleunigung - in unserem Fall wird die Geschwindigkeit geringer, somit ist die Beschleunigung negativ.
Die "Beschleunigung" ist a, t ist die Zeit die gestattet wird um die Geschwindigkeit auf 0 zu bringen. Je mehr Zeit ich habe, umso geringer darf der Betrag der Beschleunigung sein und damit braucht es dann weniger Kraft.
Die Kraft F = m * a, mit m = 100.000kg und a = 100m/s / t
F = 1*10^7 Ns / t
Wenn jetzt also das Objekt innerhalb einer Sekunde abgebremst werden soll, so brauche ich eine Kraft von 1*10^7 N, oder 10.000kN, oder 10 MN
Wenn ich 10 Sekunden Zeit habe, brauche ich nur eine Kraft von 1000kN (die dann aber 10 Sekunden lang auf das Objekt einwirken muss)
Gruß
Henzy
Danke für den *.... <Klugscheissermodus> In einem Kommentar sprichst du noch von "Wiederstand".....Das heisst aber, wenn überhaupt, Widerstand (also ohne "e") </Klugscheissermodus>
> Wieviel Energie brauche ich
Das lässt sich tatsächlich berechnen - zu 0.5 * m * v^2, ergibt dann 500 Megajoule.
> Wieviel Energie (in kN) brauche ich
Energie kann man nicht in Newton messen, auch nicht in Kilonewton. Und wenn Du wissen willst, wieviel Kraft (dafür wäre Newton die richtige Maßeinheit) man braucht: Kommt darauf an. Du kannst lange mit wenig Kraft bremsen, oder kurz mit viel Kraft.
> Es geht eig um eine Raumstation.
In einer Erdumlaufbahn? Da kommt erschwerend hinzu: Wenn Du diese etwas abbremst, gerät sie in eine tiefere Umlaufbahn. Wenn Du sie "auf 0" abbremst, fällt sie senkrecht nach unten auf die Erde.
Was bei solchen Aufgaben mit Bremsen und Beschleunigen immer hilfreich ist, sind diese beiden Regeln:
- Kraft mal Weg ist Energie.
- Kraft mal Zeit ist Impuls.
Wie bekommt man Energie und Impuls auch heraus?
- kinet. Energie ist (1/2) mal Masse mal Quadrat der Geschwindigkeit.
- Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit.
Das genügt, um nun die erforderliche Kraft zum Bremsen in Newton auszurechnen, falls sie es ist, die Du suchst. Wende dafür von den beiden oberen Regeln die passende an:
Falls ein Bremsweg vorgegeben ist, teile die kinet. Energie des Objekts durch den Bremsweg.
Falls zum Bremsen eine Zeit vorgegeben ist, teile den Impuls des Objekts durch diese Zeit.
Auf beiden Wegen kommt die benötigte Kraft heraus.
da kommt schon das erste problem: wie ist das objekt "unterwegs". welche form hat es, fläche, volumen und oberflächenbeschaffenheit müsste man exakt kennen, um die reibung auszurechnen-
Es ging ja genau darum das das Objekt reine Reibung oder wiederstände hat
1/2mv²
seine kinetische energie halt, die muss auf 0
10^8 mal 10^5:2
sind nur ca 5 terajoule
aber dein auto wiegt auch 100 tonnen und fährt 360 km/h^^
Es geht eig um eine Raumstation. Aber am Auto lässt sich das besser erklären.
Aber ein Auto mit der Masse und der Geschwindigkeit wäre mal was