Physik mechanische Energie beim Bremsen eines Zuges berechnen?
Hallo Leute, ich bin total am Verzweifeln in Physik.
Die Aufgabenstellung lautet:
Ein ICE (m=840t) bremst in15s von120 kmh-1 auf 80 kmh-1 ab, um einen Bahnhof zu durchfahren. 70% der kinetischen Energie, die der Zug dabei abgibt, werden in elektrische Energie zurückverwandelt und in das Stromnetz der Bahn eingespeist.
- a) Berechne die mechanische Energie, die während des Bremsens umgesetzt wird.
- b) Wie hoch ist die Bremsleistung?
- c) Wieviel elektrische Energie wird bei dieser Bremsung in das Stromnetz eingespeist?
Es wäre sehr Leib, wenn mir irgendein Physiktalent da draußen sagen könnte, wie das geht, es wäre sehr wichtig, danke im Voraus!
3 Antworten
Für a) rechnest Du zweimal die kinetische Energie des Zuges aus: Die vor dem Bremsen und die nach dem Bremsen. Und dann ziehst Du die eine von der anderen ab. Die Differenz ist der gesuchte Teil der kinetische Energie, den der Zug beim Bremsen abgegeben hat.
Zuvor rechnest Du die Tonnen in kg um und die km/h in m/s. Das Ergebnis, die umgesetzte Energie, bekommst Du dann in kg m^2 / s^2, dafür sagt man auch Joule.
Die Formel für die kinetische Energie kennst Du wahrscheinlich:
Ekin = (1/2) m v^2
(v^2 bedeutet das Gleiche wie v². Mit dem ^ ist es viel einfacher einzutippen. Und vor allem passieren dann, wenn man so eine Formel kopiert und irgendwo einfügt, nicht diese dummen Fehler, wie daß dann "v2" da steht. Deshalb ist auch km/h oder km h^-1 besser als kmh⁻¹, weil es sich nicht einfach in "kmh-1" verwandelt, wie es bei Deiner Aufgabe passiert ist.)
Für b) teilst Du das Ergebnis von a) durch die 15 Sekunden, die das Bremsen dauert. Du bekommst heraus, wie viel Joule die Bremsen pro Sekunde umgewandelt haben. Für Joule/Sekunde sagt man auch Watt.
Für c) berechnest Du 70 % der Lösung von a).
Hier steht nochmal das Wichtigste über die kinetische Energie:
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/kinetische-energie
Und hier findest Du noch mehr über das Thema:
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung
- Alle gegebene Größen in S.I.U.-Einheiten umrechnen.
- Vor dem Bremsen ist Ekin1 = 0,5 * m * v^2
- Nach dem Bremsen ist Ekin2 = 0,5 * m * v^2
- Frage a) Ekin1 -- Ekin2
- Frage b) Ergebnis von Frage a) geteilt durch 15 Sek. in Joule/sek
- Frage c). Ergebnis von Frage a) mal 0,7 (=70%)
Da braucht man kein physikalisches Genie zu sein.
Die Formel für die Bewegungsenergie, die kennst Du doch hoffentlich.
Dann einfach die Zahlen einsetzen, der Rest ist simpler dreisatz.