9,81 & Phänomene

24/02/2009 - 23:53 von Mirko Wotais | Report spam
Hoi zusammen,
bin wieder einmal soweit, dass ich Hilfe für meinen Sohn brauche.
Es geht um g = 9.81 m/s2 ( im Quadrat )
Wir verstehen nicht wieso man die Zeit im Quadrat rechnen muss. Welches ist
dafür die Erklàhrung?

Die Aufgaben die zu lösen sind:

Ein Personenaufzug, kann maximal 450 Kg vom 2. Untergeschoss bis in das 8.
Obergeschoss befördern. Das Eigengewicht des Personenaufzuges wird durch ein
Gegengewicht ausgeglichen und kann deshalb vernachlàssigt werden. Welche
Arbeit muss der Aufzug maximal verriochten, wenn er pro Stockwerk 3,1 m zu
überwinden hat?

Ein Körper mit einer Masse von 50 Kg bewegt sich mit einer Energie von 3000
J. Wie gross ist die Geschwindigkeit des Körpers.

Ein Hubstapler benötigt eine Hubarbeit von 20 kNm, um eine Last auf 2,20 m
abzuheben. Wie gross ist die Gewichtskraft und die Masse der Last.

Ein 730 Kg schwerer Smart steht auf einem geneigten Platz mit 2 m
Höhenunterschied. Welche kinetische Energie und welche Geschwindigkeit
besitzt das Fahrzeug, wenn es den freien Platz hinuntergerollt ist?

Ein Schreiner hebt Holzbretter mit einer Gewichtskraft von total 1800 N in
15 min um 1,6 m hoch an. Wie gross ist seine Leistung? Wie gross ist die
Leistung eines Gabelstaplers, der dazu 4s benötigt?

Welche Leistung muss eine Pumpe haben, um 1 m3 Wasser in 5 min auf eine Höhe
von 5m zu pumpen?

Ein Hammerschlag treibt einen Nagel 20 mm tief ein, wenn er mit einer
Aufprallkraft von 400 N geschlagen wird.
a) Wie viel Arbeit verrichtet der Hammer dabei am Nagel?
b) Welche Leistung hat der Nagler, wenn der Nagel mit 5 Hammerschlàgen in 4
s versenkt wird?

Berechnen sie die Bewegungsenergie eines Motorrades mit Lenker von total 225
Kg
a) Bei einer Geschwindigkeit von 80 Km/h
b) Bei einer Geschwindigkeit von 40 Km/h
c) Um welchen Faktor, reduziert sich die Energie, wenn die Geschwindigkeit
um die Hàlft verringert wird?

Sollte sich jemand dazu bereit finden die Fragen mit der Wegbeschreibung zu
Lösung, darzustellen, wàren wir sehr dankbar.

Mit bestem Dank und freundlichen Grüssen Mirko
 

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#1 Hendrik van Hees
25/02/2009 - 00:33 | Warnen spam
Mirko Wotais wrote:

Hoi zusammen,
bin wieder einmal soweit, dass ich Hilfe für meinen Sohn brauche.
Es geht um g = 9.81 m/s2 ( im Quadrat )
Wir verstehen nicht wieso man die Zeit im Quadrat rechnen muss.
Welches ist dafür die Erklàhrung?



Well, Du gibst leider wenig Hinweise darauf, auf welchem Level Dein Sohn
Physik lernt.

Zunàchst ist g die Schwerebeschleunigung auf der Oberflàche der Erde.
Eine Beschleunigung ist eine Änderung der Geschwindigkeit pro
Zeitintervall, in der die Geschwindigkeitsànderung stattfindet, wobei
man dann das Zeitintervall beliebig klein werden làßt. Das ergibt
natürlich (vorausgesetzt Dein Sohn ist in der Oberstufe und kennt
Ableitungen) die Zeitableitung der Geschwindigkeit:

a(t)=dv(t)/dt

Dabei sind a und v selbstverstàndlich Vektoren (für die Betràge gilt
diese Formel i.a. nicht!).

Die Geschwindigkeit wird im Internationalen Einheitensystem in m/s
(Meter pro Sekunde) gemessen. Entsprechend besitzt die Beschleunigung
die Einheit m/s^2.

Die Aufgaben die zu lösen sind:

Ein Personenaufzug, kann maximal 450 Kg vom 2. Untergeschoss bis in



Das stand in der Aufgabe hoffentlich nicht. Es muß heißen

450 kg

k=kilo ist der Prefix für 1000^3. Das ist gesetzlich weltweit so
festgelegt und sollte nicht eignemàchtig geàndert werden.


das 8. Obergeschoss befördern. Das Eigengewicht des Personenaufzuges
wird durch ein Gegengewicht ausgeglichen und kann deshalb
vernachlàssigt werden. Welche Arbeit muss der Aufzug maximal
verriochten, wenn er pro Stockwerk 3,1 m zu überwinden hat?



Die Kraft ist konstant und in Richtung zur Geschwindigkeit gerichtet.
Dann gilt

E_pot=m |g| h, mit h=6*3.1m.6m

Jetzt einfach die Werte einsetzen. Die korrekte Einheit ist

kg m^2/s^2=J (Joule).

Ein Körper mit einer Masse von 50 Kg bewegt sich mit einer Energie von
3000 J. Wie gross ist die Geschwindigkeit des Körpers.



Es gilt

E_kin=m/2 v^2

Daraus ergibt sich (der Betrag der!) Geschwindigkeit zu

v=sqrt(2 E_kin/m)


Ein Hubstapler benötigt eine Hubarbeit von 20 kNm, um eine Last auf
2,20 m abzuheben. Wie gross ist die Gewichtskraft und die Masse der
Last.



E_pot=m |g| h

Daraus folgt

|F_G|=m |g|=E_pot/h


Ein 730 Kg schwerer Smart steht auf einem geneigten Platz mit 2 m
Höhenunterschied. Welche kinetische Energie und welche Geschwindigkeit
besitzt das Fahrzeug, wenn es den freien Platz hinuntergerollt ist?



Energiesatz:

m/2 v^2=m |g| h,

wobei freilich die Reibung vernachlàssigt ist. Das dann nach v auflösen.

Ein Schreiner hebt Holzbretter mit einer Gewichtskraft von total 1800
N in 15 min um 1,6 m hoch an. Wie gross ist seine Leistung? Wie gross
ist die Leistung eines Gabelstaplers, der dazu 4s benötigt?



Die Leistung ist

P=E/t (richtige Einheit ist J/s=W (Watt)).

Welche Leistung muss eine Pumpe haben, um 1 m3 Wasser in 5 min auf
eine Höhe von 5m zu pumpen?



E=m |g| h

Ein Hammerschlag treibt einen Nagel 20 mm tief ein, wenn er mit einer
Aufprallkraft von 400 N geschlagen wird.
a) Wie viel Arbeit verrichtet der Hammer dabei am Nagel?
b) Welche Leistung hat der Nagler, wenn der Nagel mit 5 Hammerschlàgen
in 4 s versenkt wird?



E=F s

Berechnen sie die Bewegungsenergie eines Motorrades mit Lenker von
total 225 Kg
a) Bei einer Geschwindigkeit von 80 Km/h
b) Bei einer Geschwindigkeit von 40 Km/h
c) Um welchen Faktor, reduziert sich die Energie, wenn die
Geschwindigkeit um die Hàlft verringert wird?



E_kin=m/2 v^2 (Werte einsetzen). Halbiert man die Geschwindigkeit hat
man die Energie auf 1/4 verringert.

Sollte sich jemand dazu bereit finden die Fragen mit der
Wegbeschreibung zu Lösung, darzustellen, wàren wir sehr dankbar.



HTH

Mit bestem Dank und freundlichen Grüssen Mirko



Hendrik van Hees Institut für Theoretische Physik
Phone: +49 641 99-33342 Justus-Liebig-Universitàt Gießen
Fax: +49 641 99-33309 D-35392 Gießen
http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/

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