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Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf"
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blindflug
Captain
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Anmeldungsdatum: 24.04.2011
Beiträge: 171

BeitragVerfasst am: Di Aug 07, 2012 9:19 pm    Titel: Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf" Antworten mit Zitat

Hallo,
ich bin noch dabei die Übungsaufgaben aus "Physik für Schule und Beruf" durchzuarbeiten. Hierbei bin ich auf ein paar Aufgaben gestoßen, die ich nicht korrekt gelöst bekomme.



Seite 68 Nr. 8
Ein Pkw beschleunigt konstant beim Durchfahren einer Strecke von 100m seine Geschwindigkeit von 30km/h auf 60km/h.
a) Wie lange dauert das Beschleunigen?
b) Wie groß ist die Beschleunigung?

Mit welcher Formel muss ich hier arbeiten?



Seite 69 Nr. 24
Eine quaderförmige Beton-Treppenstufe ist 1,25m lang, 35cm tief und 180mm hoch. Sie wiegt 166kg. Die flach liegende Stufe soll über die flache Seite hochkant aufgestellt werden.
a) Welches Drehmoment ist dazu aufzuwenden? Lösung: 1,03 kNm
b) Wie groß ist das Standmoment der aufrecht stehenden Stufe? Lösung: 147 Nm

Meine Lösung:
Code:

m = 166kg => Fg = 1628,46N
a = 1,25m
b = 0,35m
c = 0,18m

a) Mk = Fg * a / 2 = 1628,46N * 1,25m / 2 = 1017,5Nm
b) MSt = Fg * c / 2 = 1628,46N * 0,18m / 2 = 146,5614Nm


Gut, b) müsste nach Runden stimmen, aber a) ist mir doch etwas weit von den 1030Nm weg. Hab ich hier einen Fehler drin?



Seite 74 Nr. 2
Im Verbrennungsraum eines Ottomotors wirkt auf den Kolben ein Druck von 215 bar (Kolbendurchmeser 4,30cm). Wie groß ist die Kolbenkraft? Lösung: F = 312N

Meine Lösung:
Code:

p = 215bar = 21 500 000 Pa = 21 500 000 N/m²
d = 0,043m => A = pi * d² / 4 = 0,001849m²
p = F/A => F = p*A
F = ( 21 500 000 N/m² * pi * 0,001849m² ) / 4
F = 31222N

Ich finde meinen Fehler nicht Shocked



Seite 79 Nr. 3
Eine Hohlkugel aus Stahlblech mit einem Außendurchmesser von 32cm schwebt im Wasser. Wie dick ist das Stahlblech? (Dichte Stahl: 8,75g/cm³)

Mein Ansatz:
Code:

Verdrängtes V = pi * (0,32m)³ / 6 = 0,017m³
m = Dichte * v
m = 998kg/m³ * 0,017m³
m = 17,12kg
Fk2 = Fa = 17,12kg * 9,81m/s² = 167,9472N

Hohlkugel V = m/Dichte Stahl = 17,12kg / 8759kg/m³ = 0,00195m³
V Hohlkugel = (pi *(D³-d³)) / 6

… jedenfalls komme ich irgendwie auf 48cm, was natürlich nicht sein kann :D


…ich glaube bei dieser Aufgabe bin ich total auf dem Holzweg.



Seite 91 Nr. 3
In eine Wasserleitung (A = 50,26cm²) ist eine Venturi-Messdüse mit halber Durchstromfläche der Wasserleitung eingebaut. Der statische Druck in der Rohrleitung beträgt 1562mbar, in der Venturi-Messdüse 1397mbar. Mit welcher Geschwindigkeit strömt das Wasser durch die Rohrleitung. (Dichte Wasser = 0,9984g/cm³). Lösung: 3,32m/s

Meine Lösung:
Code:

pstat1 = 1,562 bar = 156200Pa
pstat2 = 1,397 bar = 139700Pa
A1 = 50,26cm²
A2 = A1/2 = 50,26cm² / 2 = 25,13cm²
Dichte = 998,4kg/m³
w2 = SQRT[ (2/998,4kg/m³) * (156200Pa - 139700Pa) ]
w2 = 5,74m/s

Eingesetzt in die Kontinuitätsgleichung ergibt:
w1 * A1 = w2 * A2
w1 = w2 * A2 / A1
w1 = 5,74m/s * 25,13cm² / 50,26cm²
w1 = 5,74m/s * 1/2
w1 = 2,87m/s

Wo ist hier mein Denk-/Rechenfehler?



Seite 96 Nr. 2
Der Druckzylinder einer Hebebühne hat einen wirksamen Innendurchmesser von 26,4cm und wird von Hydrauliköl mit einem Druck von 6,2bar angetrieben. Welche Masse kann angehoben werden, wenn der Wirkungsgrad des Druckzylinders 85% beträgt? Lösung: 2,94t.

Meine Lösung:
Code:

p = 6,2bar = 620 000Pa
A = pi * d² / 4 = pi * (0,264m)² / 4 = 0,05m²

F = p * A
F = 620 000 N/m³ * 0,05m²
F = 31 000N

Feff = 31 000N * 0,85
Feff = 26350N

m = Fg / g
m = 26350N / 9,81m/s²
m = 2686kg = 2,686t

Auch hier sehe ich den Fehler nicht.


Vorab schonmal vielen Dank für eure Hilfe!
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Sicherheitssalamander
Moderator
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Anmeldungsdatum: 13.07.2008
Beiträge: 1924

BeitragVerfasst am: Do Aug 09, 2012 9:49 am    Titel: Re: Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf&quo Antworten mit Zitat

Ich mach mal gerade nur die erste Aufgabe. Vielleich komm ich nachher noch zu den anderen Aufgaben.

blindflug hat folgendes geschrieben:
Seite 68 Nr. 8
Ein Pkw beschleunigt konstant beim Durchfahren einer Strecke von 100m seine Geschwindigkeit von 30km/h auf 60km/h.
a) Wie lange dauert das Beschleunigen?
b) Wie groß ist die Beschleunigung?

Mit welcher Formel muss ich hier arbeiten?


Ich würde zuerst mit

2 * a * s = vE^2 - vA^2

die Beschleunigung ausrechnen. (vE - Endgeschwindigkeit, vA - Anfangsgeschwindigkeit)

Danach kannst Du über

s = s0 + v0 * t + 1/2 * a * t^2

die Zeit berechnen.
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Joneck
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Anmeldungsdatum: 07.04.2012
Beiträge: 27
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BeitragVerfasst am: Do Aug 09, 2012 12:08 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe mir mal meine Gedanken gemacht.

Ich hoffe mein Weg ist richtig, wenn nicht, bitte sofort einer melden Very Happy

Ich habe mit der Mittelgeschwindigkeit und der Formel v=s/t gearbeitet:

45km/h = 12,5 m/s

t = 100m / 12,5 m/s = 8s.
Das wäre ja dann der gesamte Beschleunigungsvorgang oder?


und für den zweiten Teil hab ich dann folgendes gemacht:

a = DeltaV/t = 8,3m/s / 8s = 1,0375 m/s^2

Hört sich für mich recht klein and der Wert, aber das war mein Ergebnis, wie gesagt, wenn es falsch sein sollte, bitte sagen, lerne auch noch Wink
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Sicherheitssalamander
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Anmeldungsdatum: 13.07.2008
Beiträge: 1924

BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 11:19 am    Titel: Re: Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf&quo Antworten mit Zitat

Ich mach mal stückchenweise weiter. ^^

blindflug hat folgendes geschrieben:
Seite 69 Nr. 24
Eine quaderförmige Beton-Treppenstufe ist 1,25m lang, 35cm tief und 180mm hoch. Sie wiegt 166kg. Die flach liegende Stufe soll über die flache Seite hochkant aufgestellt werden.
a) Welches Drehmoment ist dazu aufzuwenden? Lösung: 1,03 kNm
b) Wie groß ist das Standmoment der aufrecht stehenden Stufe? Lösung: 147 Nm

Meine Lösung:
Code:

m = 166kg => Fg = 1628,46N
a = 1,25m
b = 0,35m
c = 0,18m

a) Mk = Fg * a / 2 = 1628,46N * 1,25m / 2 = 1017,5Nm
b) MSt = Fg * c / 2 = 1628,46N * 0,18m / 2 = 146,5614Nm


Gut, b) müsste nach Runden stimmen, aber a) ist mir doch etwas weit von den 1030Nm weg. Hab ich hier einen Fehler drin?


Die Aufgabe hatten wir schonmal hier im Forum. Dein Ansatz ist auf jeden Fall richtig. Das genaue Ergebnis hängt davon ab, wie du rundest und mit welchem Wert für g du arbeitest.
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blindflug
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Anmeldungsdatum: 24.04.2011
Beiträge: 171

BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 11:57 am    Titel: Re: Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf& Antworten mit Zitat

Sicherheitssalamander hat folgendes geschrieben:

Ich würde zuerst mit

2 * a * s = vE^2 - vA^2

die Beschleunigung ausrechnen. (vE - Endgeschwindigkeit, vA - Anfangsgeschwindigkeit)

Danach kannst Du über

s = s0 + v0 * t + 1/2 * a * t^2

die Zeit berechnen.


Hallo,
vielen Dank erstmal für deine Bemühungen. Aus welcher Grundformel hast du denn die erste Formel abgeleitet? Auf den ersten Blick würde ich vermuten aus s = 1/2 a * t^2, aber da ist ja kein v drin. Wenn ich die Beschleunigung damit Ausrechne bekomme ich als Einheit auch (m/s)/m also 1/s raus.
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Sicherheitssalamander
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Anmeldungsdatum: 13.07.2008
Beiträge: 1924

BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 12:03 pm    Titel: Re: Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf& Antworten mit Zitat

blindflug hat folgendes geschrieben:
Sicherheitssalamander hat folgendes geschrieben:

Ich würde zuerst mit

2 * a * s = vE^2 - vA^2

die Beschleunigung ausrechnen. (vE - Endgeschwindigkeit, vA - Anfangsgeschwindigkeit)

Danach kannst Du über

s = s0 + v0 * t + 1/2 * a * t^2

die Zeit berechnen.


Hallo,
vielen Dank erstmal für deine Bemühungen. Aus welcher Grundformel hast du denn die erste Formel abgeleitet? Auf den ersten Blick würde ich vermuten aus s = 1/2 a * t^2, aber da ist ja kein v drin. Wenn ich die Beschleunigung damit Ausrechne bekomme ich als Einheit auch (m/s)/m also 1/s raus.


Die Formel kannst Du aus den Gleichungen für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung

v = v0 + a * t

und

s = s0 + v0 * t + 1/2 * a * t^2

herleiten. Das ist eine Formel, die man sich mit auf eine Formelsammlung schreiben könnte, weil sie unabhängig von der Zeit ist.

Die Einheiten müssten eigentlich auch stimmen. Du hast zwei Geschwindigkeiten zum Quadrat [m^2 / s ^2] bildest die Differenz, was die Einheit nicht änderst und teilst durch eine Strecke [m]. Daraus ergibt sich [m / s^2].
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blindflug
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Anmeldungsdatum: 24.04.2011
Beiträge: 171

BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 12:05 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Joneck hat folgendes geschrieben:
Ich habe mit der Mittelgeschwindigkeit und der Formel v=s/t gearbeitet:

45km/h = 12,5 m/s

t = 100m / 12,5 m/s = 8s.
Das wäre ja dann der gesamte Beschleunigungsvorgang oder?


und für den zweiten Teil hab ich dann folgendes gemacht:

a = DeltaV/t = 8,3m/s / 8s = 1,0375 m/s^2


Hey Joneck! Deine Lösung stimmt mit den Ergebnissen aus dem Buch überein. Auf die Formel s = v*t/2 bin ich garnicht gekommen, obwohl sie so im Buch steht. Dann kann Dir am 13. ja nichts mehr passieren Smile Ich wünsch' Dir viel Glück!
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Sicherheitssalamander
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Anmeldungsdatum: 13.07.2008
Beiträge: 1924

BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 12:08 pm    Titel: Antworten mit Zitat

blindflug hat folgendes geschrieben:
Joneck hat folgendes geschrieben:
Ich habe mit der Mittelgeschwindigkeit und der Formel v=s/t gearbeitet:

45km/h = 12,5 m/s

t = 100m / 12,5 m/s = 8s.
Das wäre ja dann der gesamte Beschleunigungsvorgang oder?


und für den zweiten Teil hab ich dann folgendes gemacht:

a = DeltaV/t = 8,3m/s / 8s = 1,0375 m/s^2


Hey Joneck! Deine Lösung stimmt mit den Ergebnissen aus dem Buch überein. Auf die Formel s = v*t/2 bin ich garnicht gekommen, obwohl sie so im Buch steht. Dann kann Dir am 13. ja nichts mehr passieren Smile Ich wünsch' Dir viel Glück!


Die Mittelgeschwindigkeit ist ein wenig mit Vorsicht zu genießen. Das funktioniert nämlich nur, wenn die Geschwindigkeitsänderung auf eine Strecke bezogen ist und nicht auf eine Zeit. Da sollte man ein wenig aufpassen.
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blindflug
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Anmeldungsdatum: 24.04.2011
Beiträge: 171

BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 12:12 pm    Titel: Re: Hilfe bei Aufgaben "Physik für Schule und Beruf& Antworten mit Zitat

Sicherheitssalamander hat folgendes geschrieben:
Die Formel kannst Du aus den Gleichungen für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung

v = v0 + a * t

und

s = s0 + v0 * t + 1/2 * a * t^2

herleiten. Das ist eine Formel, die man sich mit auf eine Formelsammlung schreiben könnte, weil sie unabhängig von der Zeit ist.

Die Einheiten müssten eigentlich auch stimmen. Du hast zwei Geschwindigkeiten zum Quadrat [m^2 / s ^2] bildest die Differenz, was die Einheit nicht änderst und teilst durch eine Strecke [m]. Daraus ergibt sich [m / s^2].


Oh ich seh' es gerade. Die Einheiten stimmen. Ja damit lässt sich die Beschleunigung auch ausrechnen. Vielen Dank!
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Joneck
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Anmeldungsdatum: 07.04.2012
Beiträge: 27
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BeitragVerfasst am: Fr Aug 10, 2012 2:08 pm    Titel: Antworten mit Zitat

blindflug hat folgendes geschrieben:
Joneck hat folgendes geschrieben:
Ich habe mit der Mittelgeschwindigkeit und der Formel v=s/t gearbeitet:

45km/h = 12,5 m/s

t = 100m / 12,5 m/s = 8s.
Das wäre ja dann der gesamte Beschleunigungsvorgang oder?


und für den zweiten Teil hab ich dann folgendes gemacht:

a = DeltaV/t = 8,3m/s / 8s = 1,0375 m/s^2


Hey Joneck! Deine Lösung stimmt mit den Ergebnissen aus dem Buch überein. Auf die Formel s = v*t/2 bin ich garnicht gekommen, obwohl sie so im Buch steht. Dann kann Dir am 13. ja nichts mehr passieren Smile Ich wünsch' Dir viel Glück!


Jawoll, hehe vielen Dank ich werde mein bestes geben und egal wie es ausgeht, auf jeden Fall nen Erfahrungsbericht schreiben Smile

Sicherheitssalamander hat folgendes geschrieben:

Die Mittelgeschwindigkeit ist ein wenig mit Vorsicht zu genießen. Das funktioniert nämlich nur, wenn die Geschwindigkeitsänderung auf eine Strecke bezogen ist und nicht auf eine Zeit. Da sollte man ein wenig aufpassen.


Ah jo das stimmt, naja ich hoffe ich erkenne in der BU immer welchen Weg ich gerade nehmen muss um zur Lösung zu gelangen Smile
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b748
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Anmeldungsdatum: 03.01.2013
Beiträge: 36

BeitragVerfasst am: Mo Feb 18, 2013 7:28 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sorry, dass ich den Tread nochmal hervorhol e, aber ich komme irgendwie nicht auf das genannte Ergebnis zur ersten Aufgab e.
Mein e Rechnung:



Was mach e ich falsch?

Vielen Dank und Gruß!!
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DreamOfFlight
Captain
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Anmeldungsdatum: 04.10.2012
Beiträge: 176
Wohnort: Brohltal

BeitragVerfasst am: Mo Feb 18, 2013 8:22 pm    Titel: Antworten mit Zitat

b748 hat folgendes geschrieben:
Sorry, dass ich den Tread nochmal hervorhol e, aber ich komme irgendwie nicht auf das genannte Ergebnis zur ersten Aufgab e.
Mein e Rechnung:

Was mach e ich falsch?

Vielen Dank und Gruß!!


Du machst die Bilder falsch herum!

Ich verstehe deinen Ansatz nicht, wie kommst du denn auf

s= 1/2 * v* t ?

Guck dir mal Sicherheitssalamanders Rechnung an und überprüf die Formeln, die du hast Wink
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Jannik
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