Von der zeitlichen Änderung des umgebenden Magnetfeldes und der zeitlichen Änderung der senkrecht zur Magnetfedrichtung projezierten Fläche der Leiterschleife/Spule.
Der Außenspiegel ist konvex gewölbt, so dass alles kleiner erscheint als es wirklich ist. In manchen Ländern wird sogar extra ein Hinweis auf den Außenspiegel gedruckt. Die Verkleinerung hat den Vorteil, dass man insgesamt einen größeren Bereich im Außenspiegel erfassen kann. So können auch Fahrzeuge, die sich im toten Winkel befinden noch knapp gesehen werden. Für den Innenspiegel macht eine derartige Wölbung keinen Sinn, da der Sichtbereich ohnehin durch die Größe der Heckscheibe begrenzt ist.
Das ist eindeutig ein Golf 4. Man sieht es besonders an den Heckleuchten, die sind zwar getönt, aber die Ränder sind erkennbar.
Der Wärmestrom dQ/dt in Watt durch die Fensterscheibe ergibt sich aus der Temeraturdifferenz T2-T1 zwischen Innen und Außen, der Fensterfläche A und dem besagten k Wert mit der folgenden Gleichung:
dQ/dt = k * A * (T2 - T1)
Zur Berechnung des k-Wertes benötigst du die Wärmeleitfähigkeit lambda der Materialien (Glas und das Medium zwischen den Scheiben; beides Stoffwerte), sowie die Dicke s der jeweiligen Materialschichten. Außerdem benötigst du den Wärmeübergangskoeffizienten alpha zwischen Glas und Luft (ebenfalls Stoffwert).
Der gesamte Wärmeduchgangskoeffizient k ergibt sich dann aus der parallelen Addition der einzelnen Wärmedurchgangswerte wie folgt:
1/k = (1/alpha-innen) + (s-Scheibe/lambda-Glas) + (s-Medium/lambda-Medium) + (s-Scheibe/lambda-Glas) + (1/alpha-außen)
Wenn du zusätzlich die Luftströmung (z.B. durch Wind oder freie Konvektion im Innenraum) mit einberechnen willst, musst du die alpha-Werte über eine sogenannte Nusselt-Beziehung neu berechnen. Hierfür benötigst du allerdings zusätzlich die Wärmekapazität, Dichte, Viskosität, sowie die Anströmgeschwindigkeit des strömenden Fluids. Die Gleichungen zur Berechnung der Nusselt-Beziehungen sind empirische Gleichungen und für dich höchstwahrscheinlich nicht relevant. Deshalb möchte ich dies an dieser Stelle nicht weiter fortführen.
Das liegt an der Elastizität des Materials. Gummi ist wesentlich elastischer als Stahl. Deshalb plattet sich ein Autoreifen am Auflagepunkt stärker ab als ein Stahlrad. Somit ist der Reifen nicht mehr ganz rund und rollt entsprechend schlechter.
Man kann sich den Effekt des Rollwiderstandes auch folgendermaßen vorstellen: man nimmt einfach an, dass statt des Autoreifens der Boden elastisch ist. Dann drückt sich der Reifen in den Boden hinein und muss permanent leicht bergauf fahren, um "aus der Kuhle heraus zu kommen". Bei der Eisenbahn trifft diese Annahme sogar wirklich zu, da die Härte von Rad und Schiene identisch sind.
Das, was bei der Kerzenflamme gelb leuchtet, sind glühende Rußpartikel (also reiner Kohlenstoff). Es können daher nur solche Flammen gelb leuchten, welche durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen oder kohlenstoffhaltigen Brennstoffen entstehen.
Die oben genannten Fälle sind eindeutige Fälle von "Energieentwertung". Im Allgemeinen gilt aber auch elektische Energie als höherwertiger als mechanische Energie. Demnach würde beispielsweise auch der Betrieb eines (verlustfreien) Elektromotors eine Form von Energieentwertung sein.
Hier noch eine Kette von Energieentwertungen am Beispiel des Betriebs eines elektrischen Ventilators:
elektrische Energie --> mechanische Energie (Rotation) --> gerichtete Srömungsenergie (Wind) --> ungerichtete (diffuse) Strömungsenergie --> Wärme
Wenn nichts passiert und alle Wände gleich warm sind, dann bewegt sich die Luft nicht.
Ist z.B. die linke Wand wärmer als die rechte (wenn z.B. die rechte Wand eine Außenwand des Hauses ist, während die Linke Wand an ein anderes Zimmer grenzt) so erwärmt sich die Luft an der linken Wand und steigt dort nach oben, da die Dichte der Warmen Luft abnimmt (Auftrieb). Auf der rechten Seite passiert genau das Gegenteil. Die Luft kühlt dort ab und sinkt (ebenfalls aufgrund der Dichteänderung) nach unten. Damit die Luft im ganzen Raum gleich verteilt bleibt (homogener Luftdruck) wird sich die Luft an der Decke von links nach rechts bewegen und am Boden von rechts nach links. Es stellt sich also eine konstante Kreisströmung der Luft ein. Wenn zusätzlich noch unterschiedliche Temperaturen zwischen Decke und Boden herrschen (z.B. Fußbodenheizung) dann wird der Effekt der Kreisströmung noch verstärkt.
Es gibt für uns keine Methode das zu bestimmen, weil die dafür zu messenden Größen außerhalb unseres Wahrnehmungsbereiches liegen. Wir müssten aus unserem Körper "herausschlüpfen" können (evtl sterben?), um sehen zu können wo und wann wir uns befinden.
Das ganze heißt im Prinzip, dass sich beide Theorien (sowohl die, welche wir als selbstverständlich halten, als auch jene, die du für möglich hältst) sich mit unseren Wahrnehmungen vereinbaren. In der Tat könnte es möglich sein, dass man ein "Leben" verspürt auch wenn man nicht mehr ist als ein Gehirn (oder noch nicht einmal das) in einer Nährlösung, welches über Kabel mit externen Reizen stimuliert wird. Nur weil wir das, was wir "erleben" so interpretieren wie wir es interpretieren, heißt es noch lange nicht, dass es die Wirklichkeit ist. An dem Punkt stellt sich dann sofort die Frage was "die Wirklichkeit" überhaupt ist, ob sie absolut ist und ob die Frage nach er Wirklichkeit überhaupt relevant ist.
Fahrdynamische Einflüsse:
Zusatzverbraucher:
Einflüsse auf Motor & Getriebe:
Auf 30 Metern wird das bei einer Softair Kugel nicht einmal bei 3,5 Joule passieren.
Der 2-Takt Motor (KFZ) kann die heutige Abgasnorm nicht erfüllen, da der Ladungswechsel nicht gesteuert werden kann (sondern über den Aufbau des Motors fest gegeben ist). Somit kommt es beim Ladungswechsel zwangsweise zu großen Spülverlusten, mit welchen die Abgasnachbehandlung praktisch nicht mehr möglich ist.
Natürlich gilt dies nicht für andere Beriche, wie z.B. in der Forstwirtschaft (Kettensägen). Hier wird auch der 2-Takt Motor noch weiter entwickelt.
Die Drehzahlgrenze ist im Wesentlichen durch das Abheben der Ventile vom Nocken durch ihre Messenträgheit bestimmt. Das Ventil führt dann über die Ventilmasse und die Steifigkeit der Rückstellfeder eine Eigenschwingung aus. In diesem Fall ist der Ventilhub nicht mehr mit dem Kolbenhub gekoppelt, so dass es zur Kollision des Ventiltellers mit der Kolbenoberfläche kommen kann.
Das ist nicht ganz so einfach. Man stellt zunächst eine Bewegungsdifferentialgleichung auf. Diese beruht auf dem newton´schen Axiom, dass die Summe aller Kräfte auf einen Körper gleich dem Produkt aus Masse und Beschleunigung des Körpers ist. Das sieht dann so aus:
m xpp = k (xp)^2 - m g
wobei in dieser Gleichung m die Masse des Körpers, xp die erste und xpp die zweite zeitliche Ableitung der nach oben positiv zählenden Koordinate, g die Erdbeschleunigung und k der Reibkoeffizient bei der Annahme einer Newton-Reibung (Luftwiderstandskraft proportional zum Quardat der Geschwindigkeit) ist.
k errechnet sich aus der Querschnittsfläche A des Körpers, des Widerstandsbeiwertes cw des Körpers und der Dichte rho der Luft mit
k=1/2 mal cw mal A mal rho
Löst man die Bewegungsgleichung nach dem Weg x(t) auf, so ehält man:
x(t)= m/k ln(cosh(-gt/sqrt(mg/k)-artanh(-v0/sqrt(mg/k))))+s0
wobei hier v0 die Anfangsgeschwindigkeit und x0 der Anfangsort (Höhe) sind. (ln=natürlicher Logarithmus, sqrt=Quadratwurzel, cosh=Cosinus Hyperbolicus, artanh=Areatangens Hyperbolicus.
Man sieht, dass die Lösung wenig anschaulich ist. Daher kann man zur Vereinfachung auch die Stokes-Reibung (Luftwiderstandskraft proportional zur Geschwindigkeit). Die Lösung der Differentialgleichung vereinfacht sich dann zu einer abklingenden Exponentialfunktion, auf welche ich jetzt im weiteren nicht eingehen will.
Ich glaube das Ganze hat mit der Definition von "lebenden Organismen" zu tun. Laut dieser Definition besteht ein lebender Organismus aus den Grundbausteinen Kohlenstoff, Sauersoff und Wasserstoff. Bis zu einer bestimmten Temperatur liegen Sauerstoff und Wasserstoff in gebundener Form (Wasser) vor. Erst oberhalb dieser Temperatur liegen diese beiden Stoffe einzeln (in Elementarform, also nicht als Wasser, sondern als Knallgas) vor. Jedoch liegt bei dieser Temperatur auch Kohlenstoff bestenfalls als Kohlendioxid (also verbrannt) vor. Da laut einer anderen Definition Kohlendioxid nicht zur organischen Chemie (welche Grundlage der lebenden Organismen ist) gehört, ist also Leben nur in einem Temperaturbereich möglich, in dem die Grundbausteine Sauerstoff und Wasserstoff als Wasser vorliegen.
Die Tonhöhe (Frequenz) eines Knalls lässt sich über den Kehrwert der Knalldauer abschätzen.
Beispiel:
Ein dumpfer Schlag verursacht durch den Aufprall eines Basketballs dauert (aufgrund der hohen Nachgiebigkeit des Materials) in etwa 1/00 Sekunde. Dann hat der Aufprall eine Tonhöhe von etwa 100 Herz.
Ein Tischtennisball dagegen ist wesentlich steifer als ein Basketball, demnach ist seine Aupralldauer wsentlich kürzer. Beträgt die Aufpralldauer des Tischtennisballs 1/500 Sekunde, so ist die Tonhöhe des Aufpralls in etwa 500 Herz.
Die Gültigkeit lässt sich auch aus alltäglichen Erfahrungen bestätigen.
(Die Beispielwerte sind nur grobe Schätzungen)
Der derzeitige Vorteil von elektrischen Antrieben im PKW Bereich beruht größtenteils auf Subjektivität. Beispiele hierfür sind Geräusch, Verlagerung der Umweltbelastung an einen anderen Ort oder auch einfach das "Umweltimage".
Objektiv (wirtschaftlich und okologisch) gesehen bringt das "Elektroauto" gegenüber dem klasischen Verbrennungsmotor in der Gesamtbetrachtung (noch) keinen Vorteil.
Dies liegt vor allem an an dem hohen Gewicht und den hohen Kosten bei relativ geringem Energiespeichervermögen der elektischen Speicherbatterien. Der zweite große Aspekt ist natürlich die Tatsche, dass sich die Primärenergie aus (Kohle)kraftwerken (aufgrund der Verluste beim Wandeln in elektische Energie im Kraftwerk, beim Laden und Entladen der Batterie, sowie beim Wandeln in mechanische Energie im Fahrzeug) kaum effzienter nutzen lässt, als Diesel oder Benzin. Wird der Anteil an regenerativer Energienutzung größer, relativiert sich diese Annahme natürlich
Ein entscheidener Vorteil von Elektroantrieben ist die Möglichkeit der Rückgewinnung von Bremsenergie, welche beim Bremsen sonst völlig verloren wäre.
Die Effizienz von Hybridantrieben lässt sich gut mit der des Dieselmotors vergleichen, da beide auf keine zusätzliche Energiequelle (Strom) angewiesen sind.
Beispiel:
Vergleich Toyota Prius (Hybrid) und Golf VI Bluemotion (Diesel). Der Toyota ist mit 3,7 L/100km und der Golf mit 3,8 L/100km Kraftstoffverbrauch angegeben. Die Praxiswerte fallen im Vergleich ähnlich aus.
Meiner Meinung nach ist es heute noch die beste Lösung sich einen PKW mit einem effizienten Verbrennungsmotor anzuschaffen. In 5 bis 10 Jahren werden Hybridfahrzeuge zu empfehlen sein und das reine Elektroauto wird möglicherweise in 15-20 Jahren von großer Bedeutung sein.
Zum Nachdenken:
Man denkt heute darüber nach, wie man den optimalen lokalen Energieträger (elektrischer Strom) ins fahrende Auto schafft, während man den idealen mobilen Energieträger (Heizöl) im Keller verbrennt.
Entscheidend für den zugeführten Wärmestrom ist die Berührfläche zwischen Platte und Topf. Das Wasser wird also auf einer großen Herdplatte schneller kochen, sofern auch der Topf größer ist.
Ist der Topf kleiner als die große Herdplatte, aber nicht größer als die kleine Herdplatte, so ist der Zeitvorteil der großen Herdplatte fast vernachlässigbar.
Der Grund liegt im Wirkungsgrad des Gesamtsystems (Motor + Fahrzeug) bei jeweiliger Last. Fährt der PKW die Steigung hinauf so befindet sich der Motor in einem mit Teillast betriebenen Betriebspunkt (das Gaspedal ist also nicht ganz durchgetreten). Der LKW wird den Motor beim Überwinden der Steigung sicherlich voll belasten. (Das ist noch nicht die Erklärung)
Je stärker man einen Motor belastet, desto effektiver wird er, denn bei steigender Belastung steigt auch die an der Kurbelwelle verfügbare Leistung und somit sinkt der Anteil der Verlustleistung (z.B. Motorreibung, Drosselverluste,...) an der gesamten abgegebenen Leistung.
Extremes Besipiel: ein an der Ampel stehender PKW gibt eine Nutzleistung von 0 (Null) Kilowatt ab (denn er fährt nicht). Trotzdem verbraucht der Motor Kraftstoff (da er trotzdem läuft). In diesem Fall wäre der Gesamtwirkungsgrad des Systems 0%. Fährt man sehr langsam, so ist der Gesamtwirkungsgrad besser, aber immernoch schlecht. optimal ausgenutzt wäre der PKW also, wenn er es gerade so den Berg hinauf schaffen würde. In diesem Fall wäre zwar der in Litern pro 100km relativ hoch, allerdings der Verbrauch in Litern pro Kilowattstunde abgegebener mechanischer Leistung (der hier einzig relevant wäre) am niedrigsten.
Das gleiche Spiel könnte man dann noch mit dem Anteil der Nutzleistung an der gesamten abgegebenen Leistung incl. Luftreibung an der Karosserie machen. Hier zeigt sich, dass die Luftreibung unabhängig von der Beladung des Fahrzeugs (also der Fahrzeugmasse) ist. Ein nur halb voll beladener LKW wird also trotzdem mehr als halb so viel Kraftstoff als der voll beladene LKW verbrauchen. Der 40 mal leichtere PKW hat zwar einen geringeren Luftwiderstand als der LKW, allerdings keinen 40 mal kleineren.
Einfach und beispielhaft ausgedrückt:
Der PKW benötigt 6,2 L/100km zum Überwinden aller Reibungen und 0,8 L/100km zum Überwinden der Steigung; der LKW benötigt 10 L/100km zum Überwinden aller Reibungen und 32L/100km zum Überwinden der Steigung. Der LKW benötigt also 40 mal mehr Energie zum überwinden der Steigung als der PKW (32 vs. 0,8).
(Natürlich ist das Beispiel nicht ganz realistisch, da die angenommenen Verbrauchswerte ebenfalls nicht ganz realistisch sind.
Kurz zusammengefasst:
Die theoretische Aussage, dass der 40 mal schwerere LKW beim überwinden der Steigung 40 mal mehr Energie benötigt als der PKW, trifft nur bei Vernachlässigung aller Verlustleistungen zu und tritt in der Realität nicht im Ansatz auf.
Ich würde es nicht unbedingt als die 4. Dimension, aber möglicherweise als eine weitere Dimension bezeichnen.