Frage von Clefi, 66

Hilfe bei Physik Aufgabe (11. Klasse)?

Die Aufgabe ist aus dem Buch 'Metzler Physik' Der Einführungsphase für Nordrhein-Westfalen um genauer zu sein auf Seite 65 Die Nummer 3

Die ganze Seite widmet sich dem Sonnensegel 'Ikaros' im Weltraum und ich muss die Aufgabe irgendwie lösen, weil ich das Thema noch nicht ganz verstanden hab und es mir versuche selber ein bisschen bei zu bringen, da ich an dem Tag aus Krankheitsgründen nicht in der Schule war...

Die Aufgabe lautet Wie folgt:

Die Masse des Sonnenseglers beträgt 315kg, die Segelfläche 173m². Für den Strahlungsdruck wird 9µN/m² angesetzt (keine Reflexion). Ermitteln Sie die Kraft auf das Segel, wenn es senkrecht zur Sonne steht. Bestimmen Sie daraus die Beschleunigung)

Um die Kraft zu bestimmen braucht man doch eigentlich die Formel F=m * a Aber dafür braucht man die Beschleunigung und ich weiß nicht wie ich mit den vorliegenden Angaben die Beschleunigung bestimmen kann... wäre schön wenn mir jemand helfen könnte

Antwort
von Bellefraise, 33

du hast 173 m**2 Segelfläche und einen Druck auf das Segel von 9 mueN/m**2

daraus kannst du die Kraft auf das Segel berechnen  . . .  und mit dieser Karft und masse von 315kg die Beschleunigung : a = F / m


Kommentar von Bellefraise ,

Ach ja . . . dieser Strahlungsdruck wirkt wie Wind und wird deshalb auch Sonnenwind genannt.... und dieser wirkt auf das Sonnensegel

Kommentar von Clefi ,

also einfach 173m² * 9µN/m² ? 

Kommentar von Bellefraise ,

Jau . . . aus Druck = Kraft / Fläche >> umstellen nach Kraft.

Kommentar von Clefi ,

Und wie ist die Einheit die der Druck hat?

Kommentar von Clefi ,

Eine Frage noch... Ist die richtige Lösung zu dem Druck 1,557?

Denn wenn ich damit weiterrechne hab ich bei der Beschleunigung 490,455 raus


Kommentar von Bellefraise ,

Also, wir haben 1557 mueN als Kraft

und 315kg Masse

a = F / m = 1557 mueN / 315kg

= 1557 mue kgm/s**2 / 315 kg = 1557 / 315 mue m/s**2

= 4.94 mue m/s**2

oder du schreibst es als  (10 hoch -6 statt dem mue) . . .  bitte immer die Einheiten mit ziehen...

Antwort
von Bellefraise, 30

Die Einheit des Druckes ist

(Einheit von Kraft) / (Einheit der Fläche) also z.B.

N/m**2 oder mN/m**2 oder, wie in deiner Aufgabe mueN/m**2.

Ich habe den Eindruck, dass du den Lösungsweg weißt aber etwas blockiert dich noch.

Du hast es schon geschrieben:
also einfach 173m² * 9µN/m² ? 

nun nur die Kraft ausrechnen und in die Beschleunigungsformel einsetzen

Kommentar von Clefi ,

also nur noch µN? :D (die Einheit) 

Kommentar von Bellefraise ,

ich glaub, wir reden aneinander vorbei

F = 173 m**2  *  9 mueN/m**2    =   1557 mueN

... ich habe es oben auch etwas ungeschickt formuliert.

Kommentar von Clefi ,

kann ich diese 1557µN auch in 1,557 N umwandlen und damit weiter rechnen oder muss ich diese 1557 nehmen?

Kommentar von Bellefraise ,

ACHTUNG: mue = 10 hoch - 6

also: 1557 mueN = 1,5567 mN  (milli N)

Kommentar von Clefi ,

Also 0,0015567N ? Mein Problem ist, dass ich mit der Beschleunigung am Ende noch weiter rechnen muss unzwar muss ein Körper nach 6 Monaten (155770000 Sekunden soweit ich weiß) um 100m/s beschleunigen, aber immer wenn ich versuche das auszurechnen kommen bei mir keine 100 m/s raus ...

Kommentar von Bellefraise ,

Moment . . . ich muss dann erst mal rechnen

Kommentar von Bellefraise ,

also auf 100 m/s komme ich auch nicht, vielleicht irgendwo ein Rundungsfehler

a=4,95 mue m/s**2

ich habe angenommen= 6 Mo = 180 Tage

t = 180 * 24 * 3600s = 15.552.000 s

v = a * t = 77 m/s

Ich glaub, deine Zeit hat ne Null zu viel

Kommentar von Clefi ,

Ich verstehe nicht wieso das so in unserem Buch steht ... Wenn mir nichtmal das almighty internet helfen kann auf diese Zahl zu kommen ... aber ich bin beruhigt das ich nicht einfach nur komplett verblödet bin :D gut ich denke ich vertraue mal deiner lösung und frage dann morgen meinen lehrer diesbezüglich, vielen dank für deine hilfe

Kommentar von Bellefraise ,

Gutes Gelingen!! und bitte gib Info über as, was die Lehrer sagen

Kommentar von Clefi ,

Sorry wenn ich dich noch um etwas bitten muss, aber könntest du mir eventuell sagen was du bei dem letzten schritt mit den 6 Monate für eine Stunde rauskriegst? ich hab da aus unerfindlichen gründen 17820 raus .... 

Kommentar von Clefi ,

Ach schon gut, ich hab meinen fehler gefunden :)

Kommentar von Clefi ,

Also der Lehrer meinte die Lösung die du ausgerechnet hast ist richtig und das im Buch war nur stark gerundet

Kommentar von Bellefraise ,

Dank für das Feedback . . . . dann hat sich die gemeinsame Diskussion ja gelohnt!

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 9

Druck ist Kraft pro Fläche
p = F / A
F = p * a

9μN/m2 = 9 * 10^-6 N/m^2

F = 9 * 10^-6 N/m^2 * 173 m^2 = 1557 * 10^-6 N = 1,557 * 10^-3 N

Grundgesetz der Mechanik:
F = m * a
a = F / m = 1,557 * 10^-3 N / 315 kg = 4,943 * 10^-6 (kg * m / s^2) / kg = 4,943 * 10^-6 m/s^2

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
v = a * t = 4,943 * 10^-6 m/s^2 * 31.536.000/2 s = 78 m/s

Kommentar von Clefi ,

Vielen Dank das du es nochmal übersichtlich alles zusammen gefasst hast (: das hat mir geholfen eines meiner Probleme schnell zu lösen

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