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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Was für ein Fehler kann es sein?

Hallo an alle !!!

Wir sind eine dreiköpfige Familie und kommen aus dem schönen Oberbergischen.

Wir, also meine Frau (sie fährt hauptsächlich damit) haben einen Ford Focus Kombi Baujahr 07.2004

Das Auto haben wir vor nicht allzu langer Zeit (Sommer 23.) gebraucht gekauft. Weshalb ich nicht viel über das Fahrzeug sagen kann bei längerem Gebrauch bzw bei längerem Gebrauch in den Wintermonaten.!!

Am besten ich fange mal ganz von vorne an,:   

An einem kalten Morgen irgendwann im November, ich setze mich in das Auto meiner Frau und will damit wegfahren. "Ich drehe den Zündschlüssel... es geht ganz normal an"

Da es an dem Tag nu doch sehr kalt war, machte ich die Heizung an.

Er fuhr ganz normal.!!! 

Ich erledigte meine Sachen und wollte wieder nach Hause fahren, also 

setzte ich mich rein und startete das Fahrzeug...

Es geht schlechter an wie die Male davor.!!! 

Ich betätige die Heizung und es wird direkt warm, alles ganz normal. 

Ich bin dann am Fahren, auf einmal geht die Batterielampe an!

Die Motorkontrollleuchte geht an 

Die zuvor aktuelle Drehzahl und Schnelligkeitsanzeige fällt runter auf Null

Das AUTO GEHT AUS.

 

Das ganze passierte natürlich im vollen Betrieb, was bedeutet mit 110 auf gerader Strecke. 

In Windeseile versuche ich das Auto irgendwie wieder an zu machen, bei mehrmaligem probieren während der Fahrt ging er irgend wann an, blieb aber nur an wenn ich mit dem Gas spielte, bzw Vollgas gegeben habe. 

Heizung, Servolenkung alles funktionierte einwandfrei.... 

Da ich keine Möglichkeit hatte, da weg zu kommen wo ich stand,habe ich es mir im Auto gemütlich gemacht und wartete. 

Nach ca einer halben Stunde versuchte ich das Auto zu starten, und es ging an.

Fuhr allerdings nur unter Spielerei bzw Volllast (voll Gas) 

Nach ca 3 Minuten und ca 1 km weiter ging es wieder aus. Und blieb aus ich wartete wieder eine halbe Stunde, das Auto ging an ich fuhr ein paar Meter( unter Volllast) zack war es aus.

Das Ganze wiederholte ich ca fünf Mal bis ich dann zum schluss endlich in der Werkstatt war. 

In der Werkstatt ist dann festgestellt worden dass die Lichtmaschine defekt ist also habe ich eine neue einbauen lassen. 

Das Auto geht zwar jetzt viel besser an, und Im ersten Moment dachte ich hey super alles wieder okay. 

So ca 3 Tage später fuhr ich wieder mit dem Fahrzeug, und machte die Heizung an ( mittlerweile haben wir Dezember -3°.) 

Sie wird ganz normal warm und die Scheiben sind ruckzuck frei. Als ich dann losfahren wollte ruckelt er beim Anfahren er ruckelte so dass ich dreimal mehr Gas geben musste damit ich überhaupt aus dem Ruckeln wieder raus kam. Erst dachte ich das Auto hätte sich einfach nur verschluckt kennt man ja, man gibt etwas Gas und alles ist wieder okay. 

Doch Pustekuchen ich kann nur beschwerdefrei Autofahren wenn ich fast kein Gas gebe, also wirklich nur ganz minimal so dass man gerade von der Stelle kommt. 

Gebe ich mehr Gas ruckelt er, kommt kaum von der Stelle und hat den kompletten Leistungsverlust was vor allen Dingen bergauf beim Anfahren echt übel ist.

Doch mache ich die Heizung wieder aus läuft alles ganz normal als ob nie was gewesen wäre.

Also der Fehler kommt erst dann zum Vorschein, wenn ich die Heizung an habe,( und da spielt es keine Rolle ob die Heizung unter Volllast läuft oder auf eins steht und man fast nichts merkt) und das Auto arbeiten muss( ich also mehr Gas gebe)

Jetzt könnte man natürlich sagen: 

"fahr ohne Heizung" doch das ist nicht so einfach bei den Temperaturen, ( beschlagene Scheiben, kälte )

Im Moment läuft es so dass die Heizung AUS ist beim fahren. 

Wir sie bei jedem Male wo es bergab geht (da kann man rollen lassen und muss kein Gas geben) schnell anmachen, sie volle Pulle läuft und sobald wir dann wieder Gas geben müssen machen wir sie wieder aus. 

Da das Auto hauptsächlich mit meiner Frau und meinem Sohn unterwegs ist, bringt der ganze Firlefanz mit bergab fahren, Heizung an 

gerade fahren Heizung aus überhaupt rein gar nichts.

Das Auto muss 

In Ordnung sein !!!!

So das ist unser Problem wir hoffen total dass es jemanden gibt der uns sagen kann was zu tun ist 

lieben Gruß Sascha

Was vielleicht noch zu erwähnen wäre ist, dass die digitale Uhr im Fahrzeug zwischendurch immer mal wieder verstellt ist, so als ob sie eine Unterbrechung vom Strom gehabt hat. 

Ach und wir haben im Auto ein CD Radio verbaut so ein Radio was ab Werk drin ist und das ging von heute auf morgen über Nacht auch einfach nicht mehr.

Motor, Ford
Ich scheiss auf die Umwelt wenn Tempolimit kommt, was meint ihr?

Also ich bin ein leidenschaftlicher Autofahrer und Autoliebhaber. Was ich am tollsten finde, ist eine freie Autobahn wo man die Möglichkeit hat, frei zu sein und das Potential seines Autos zu nutzen. Das Fahren auf der Autobahn in anderen Ländern finde ich hingegen grauenhaft, da nehm ich lieber die Landstraße. Daher stimmt es mich sehr unruhig, dass Grüne und DUH immer stärker auf ein Tempolimit pochen und eine Ökodiktatur für Autofahrer errichten wollen (z.B. sogar 30-80-100). Für mich ist das sowas von inakzeptabel, dass die Bürger derart bevormundet werden, obwohl auch nur wenig Co2 eingespart wird. Wenn ich viel Geld für ein Auto ausgebe, will ich das gefälligst auch verwenden können, wenn es die Verkehrslage zulässt und nicht auf meine Freiheit verzichten, nur weil Grüne und DUH meinen, man müsse jede noch so kleine kostenlose Co2-Einsparung realisieren, auch wenn es auf Kosten Anderer ist. Ich für meinen Teil habe gesagt: Mir ist Umweltschutz wichtig. Aber wir sollten es gemeinsam angehen und nicht mit einer 30-80-100-Diktatur. Wenn man Leute bevormundet und verärgert, werden sie nicht mit einem gehen. Falls es wirklich so weit kommen sollte, werde ich beschließen: Ich scheiss auf die Umwelt. Dann werde ich sagen: "Ohne mich" weil ich dann einfach stinkwütend bin. Weil einer Ökodiktatur werde ich mich nicht beugen. Dann werde ich keinen Müll mehr trennen, ich werde Urlaubsreisen und Kreuzfahrten machen wann es mir passt, Palmöl aus dem Urwald kaufen auch wenn es nur 10 Cent günstiger ist und an Silvester die Sau rauslassen als wäre mir alles egal, vielleicht sogar Müll aus dem Auto werfen wenn es mir zu bequem ist. Ich will mal eure Meinung hören. Kann sein dass meine Sichtweise etwas aneckt, weil mir die Autobahn einfach wichtig ist. Das zu verbieten wäre für mich genauso wie Urlaub verbieten (damit könnte man aber 100-mal so viel Co2 einsparen). Was würdet ihr machen, wenn man euch aus Umweltschutzgründen vorschreiben würde, nie mehr in den Urlaub zu fahren?

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Warum sind heutige Autos so rund und hässlich?

In den 60er und 70er Jahren waren die Autos so schön Kantig. Besonders in den USA waren die Designs mega beliebt und erfreut sich auch hierzulande eine mega Beliebtheit. Was ist mit den Autos passiert? Warum sind Autos heut so hässlich? Hat es etwas mit den Krisen zu tun? Hat es etwas damit zu tun dass Teile zu sehr genormt sind?

Klar spielen größe, Verbrauch und all solche Dinge eine Rolle.

Für die Stadt reicht ein Kleinwagen zu, ja, aber es wohnt doch nicht jeder in einer Stadt. Ich zum Beispiel könnte rein theoretisch so ein Kreuzschiff auf meiner Privatfläche parken.

Wenn ich jemanden Frage wo die Zeit geblieben ist, warum die Autos nicht mehr so schön sind wie damals, bekomm ich nur antworten wie: die verbrauchen zu viel.

Macht aber rein theoretisch kein Sinn. Man kann doch mit heutiger Technik genauso ein großes und schönes Auto herstellen wie früher, nur halt mit erschwinglichem Motor.

Klar in Amerika werden die Karren auch nach und nach wieder größer, aber so schön Kantig wie ende der 60er leider nicht mehr.

Ich muss wohl meine eigene Auto Firma erfinden, um Autos nach dem Vorbild der USA der 50er 60er und 70er zu designen und zu produzieren. Mit einem modernem Motor natürlich.

Soundmodule ersetzen zwar die tollen damaligen v8er Sounds nicht, aber für heutige verhâltnisse immer noch besser vom Sound als ein reihen 4 Zylinder.

Ich glaub mit meiner geschäftsidee würden extrem viele Menschen meine Autos kaufen.

Würdet ihr ein Auto kaufen nach dem Amerikanischen Vorbild, halt nur mit spritsparenden Motor?

Ja, die damaligen kantigen Designs sind einfach spitze 67%
Nein, ich find die runden Autos viel schöner 33%
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