Hilfe bei Physikklausur !!!

[Solaris]

Also wir haben in Physik (Klasse 11) neulich eine Aufgabe gestellt bekommen, ich weiß auch die Lösung, nur da das schon einige Zeit her ist, hab ich den genauen Lösungsweg bzw. den Beweis nicht mehr im Kopf. Wäre nett wenn mir da einer helfen könnte

1.) Ein Flugzeugträger kann mit einer Geschwindigkeit von 25 km/h fahren. Zudem herrscht heute eine Windgeschwindigkeit von 35 km/h aus SO. Ist es unter diesen Bedingungen mödlich, die zum Starten nötige Kraft zu minimieren? Erläutere wie du als Kapitän vorgehen würdest und welche Folgen sich für den Start des Flugzeuges ergäben !

Und wo wir schonmal dabei sind, mein Physiklehrer hatte uns diese Aufgabe als Übungsaufgabe gegeben, sich dummerweise bei den Auflösungen hier aber verrechnet, deshalb hab ich keine Kontrolle ob das was ich gerechnet hab, richtig ist.

2.) Eine Lampe (20kg) hängt in der Mitte eines Seils zwischen zwei 30 m voneinander entfernten Masten. Das Seil erfährt den Durchhang h= 0,50 m. Wie groß sind die Zugkräfte am Seil?

[Spacefish]

Nun ja, also meine Lösung kommt mir fast zu einfach vor für den Flugzeugträger. Allgemein bekannt ist ja, dass Flugzeuge vom Träger in Fahrtrichtung starten und auch landen. Wenn der Träger nun genau gegen den Wind fährt, dann addieren sich für die Flugzeuge Windgeschwindigkeit und Eigengeschwindigkeit beim Start. Denn auf den Träger wirkt der Wind kaum, für Flugzeuge ist dagegen für die aerodynamischen Eigenschaften die Air Speed wichtig, also die Geschwindigkeit gegenüber der Luft, nicht gegenüber dem Boden.
Der Wind weht dem Flieger also vor dem Start mit 60 km/h um die Tragflächen, er hat also schon vor dem Start eine Air Speed von 60 km/h. Das Katapult beschleunigt dann nochmal kräftig und das Triebwerk muss nur noch einen Bruchteil der Beschleunigungsarbeit leisten wie ohne Wind und bei antriebslos liegendem Schiff.
Was genau Du jetzt noch darüber hinaus berechnen sollst weiß ich ja nicht.

So, Aufgabe 2:
Auf die Lampe wirkt eine Kraft von F = 20kg*9,81m/s² = 196,2N. Der Vektor der Gravitationskraft ist natürlich nach unten gerichtet. Nun formt die Aufhänung der Lampe am Seil zusammen mit der Gedachten direkten Verbindungslinie der Mastenden 2 identische gespielgelte rechtwinklige Dreiecke. Ist ohne Skizze jetzt schwer zu erläutern, zeichne es Dir selbst mal auf. Jedenfalls ist eine der Katheten 15m lang, nämlich die Hälfte des Abstands der Masten. Die andere Kathete ist gerade der Durchhang von 0,5m.
So kommt man auf den Winkel phi zwischen den Seilen und der direkten Verbindungslinie zwischen den Mastenden. Ne Skizze hilft hier auch sehr weiter. tan(phi) = Gegenkathete / Ankathete

tan(phi) = 0,5m / 15m = 1/30
also:
phi = arctan(1/30)
Nun wirkt von der Gravitationskraft auch nur ein Teil als Zugkraft auf die Seile. sin(phi) = Gegenkathete / Hypothenuse

sin(phi) = Fz / Fg
also:
Fz = Fg * sin(phi)
Fz = Fg * sin(arctan(1/30))
Und das ist dann auch schon die Lösung:
Fz = 196,2 N * sin(arctan(1/30)) ≈ 6,5 N

[blablubb]

[Solaris]

Die Aufgabe ist es ja, zu gucken in welche Richtung der Flugzeugträger am besten fahren soll, damit die Flugzeuge optimal starten können

[blablubb]

*loool* - ok. alles klar -

aber trotzdem verstehe ich dann das problem noch nicht - er muss doch selbstverständlich in richtung (also dagegen) des windes fahren - also nach 135 grad!?

lg

[Spacefish]

Darum sag ich ja, dass die Aufgabe eiegentlich zu einfach ist und da sicher nen Haken ist. Aber vielleicht ist es für den gewöhnlichen 11. Klässer nicht so selbstverständlich wie für unsereins.

[buddyholly]

Denk ich auch. Wenn nur 'SO' in der Angabe steht dann würd ich auch sagen, der Schiffskapitän sollte Richtung 135° schippern.
Fehlt dann nur noch die Begründung für den Lehrer...
Wenn das Schiff so fährt, dann startet das Flugzeug (zumindest sollte es ) auch in diese Richtung. Somit kommt dem Flugzeug für den Start schonmal die Eigengeschwindigkeit zu Gute, denn es fährt ja quasi schon mit 25km/h pro Stunde weil's ja auf dem Flugzeugträger steht. Dazu kommt noch wie bei jedem normalen Start der Wind. In dem von uns eingestellten Fall kommt er perfekt von vorne. Somit umströmt die schnelle Luft auch den Flügel schonmal mit 35km/h. Ergo: auch ein Vorteil.
Für den Start müsste dies dann bedeuten dass die TakeOff-Geschwindigkeit Vr schneller erreicht wird und die nötige Strecke zum Abheben verkürzt.

Sollte jetzt keine Erklärung der Aufgabe sein, sondern mehr eine Frage an diejenigen die sich da sicher sind. Stimmt das so wie ich's geschrieben hab? Wie würdet ihr's ausdrücken? Bin mir grad nicht wirklich sicher was die Vr betrifft. Denn eigentlich richtet die sich ja nach den äußeren Umständen und wird deshalb nicht früher erreicht sondern einfach herabgesetzt, oder?

[D-AISB]

siehe Post von Spacefish

[inflight]

[Spacefish]

Kam mir auch etwas wenig vor. Aber jetzt soll die Kraft plötzlich 15 mal so stark werden??? Wenn der Durchhang 15m beträgt, dann wirkt doch die gesamte Kraft auf das Seil. Und je kleiner der Winkel gegenüber des Durchhangs und damit auch der Durchhang selber wird, desto kleiner wird auch die Kraft auf die Seile, oder irre ich mich da?
Aber in einem Punkt hast Du auf jeden Fall recht, da hab ich mich vertan: die lange Kathete ist nicht 30 sondern 15m lang, kommen bei meiner Lösung also 6,5N raus, ich korrigier's mal in meiner Rechnung.

[inflight]

[inflight]

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