Physik Aufgaben?
Hallo,
och schreibe bald eine Physik Arbeit und nun haben wir ein paar Übungsaufgaben bekommen so richtig verstehen du ich es nicht und der Lehrer ist bis zu der Arbeit nicht da. Aus welchen Gründen weiß ich nicht. Könnte jemand der Zeit und Lust hatt eventuell mal die Lösungswege mit Formel und Lösung der Aufgaben welche im Bild sind schreiben. Ich würde es nur gerne auch mal nachvollziehen können um noch mehr Übungsaufgaben zu rechnen. Ihr würdet mir wirklich sehr helfen. Dankeschön schonmal im Voraus :) ( alle Aufgaben die auf dem Bild zu sehen sind )
2 Antworten
Es geht immer um die Grundformel:
F = p * A
die muss man bloß umstellen, je nachdem, was gegeben ist.
3)
Da muss man den Druck ausrechnen, den die Schuhe auf das Eis ausüben:
Geschätzt: Meine Masse = 75 kg
Gewichtskraft Fg = m * g = 750 N
Fläche eines Schuhes A = 30 cm * 10 cm = 300 cm^2 (beim gehen lastet das gesamte Gewicht immer nur auf einem Schuh)
Beim Gehen ausgeübter Druck:
Aus F = p * A folgt:
p = F / A = 750 N / 300 cm^2 = 2,5 N/cm^2
Ergebnis: Das Eis wird tragen und man kann es betreten.
4)
p = F / A = 40 N / 2 cm^2 = 20 N/cm^2
5) Abbildung B1 fehlt
6)
Druck in der Hydraulikleitung:
p = F / A = 60 kN / 400 cm^2 = 0,15 kN/cm^2 = 150 N/cm^2
Kraft an der Pumpe:
F = p * A = 150 N/cm^2 * 5 cm^2 = 750 N
Hallo, erstmal ein herzliches danke :)
ich stelle in mein Profil nochmal ein Bild mit der Aufgabe 5 natürlich diesmal mit Bild:) wenn sie noch Zeit und Lust hätten könnten sie ja mal vorbeischauen :)
Also im Prinzip geht es hier um die Dynamik von Flüssigkeiten. Das ist gar nicht mal so schwer zu verstehen. Lerne aber falls du ebenfalls ein Kandidat bist, der mit Gleichungssysteme Schwierigkeiten hat unbedingt richtig mit Gleichungen umzugehen, das heißt Formelumstellen darf in Physik kein Problem für dich sein genauso ist es auch mit dem Umgang mit 10er Potenzen. Ich sage es nur weil viele sich in Physik am Anfang damit schwer tun.
Ja Also was haben wir bei Aufgabe 4? Hier geht es darum die Beziehung zwischen den dynamischen Druck eines fließenden Mediums bei unterschiedlichen Querschnitt zu verstehen. Hier benötigst du die Bernoulli-Gleichung.
Wir lassen zunächst einmal Reibungsverluste etc. Außenvor.
Bernoulli sagt, dass der Druck entlang des Rohrs immer konstant bleibt. Der Druck setzt sich zusammen Auß einen Arbeitsdruck p, der Schweredruck der Flüssigkeit und dem dynamischen Druck.
p(ges)=ρ*g*h1+p+ρ*(v1^2)*(1/2) und das bleibt nach Bernoulli entlang der gesamten Strecke stehts konstant.
Was ist Druck? Druck ist bekanntermaßen Kraft pro Fläche also
p=F/A
Wichtige Erkenntnis bei der Bernoulli-Gleichung ist, dass wenn die genannte Beziehung konstant ist dies dazu führt, dass ein Unterdruck möglich ist. Diesen Effekt nennt man "Bernoulli-Effekt" das führt dazu, dass der Betriebsdruck kleiner wird als der Umgebungsdruck und das wiederum kann dazu führen, dass ein Loch in einem Schlauch an dieser Stelle Luft in das System angesaugt wird. Dieser Effekt sorgt aber auch für den sogenannten "Dynamischen Auftrieb" das ist der Grund warum Flugzeuge z.b. fliegen können, denn die Luft die über dem Flügel strömt muss eine größere Geschwindigkeit aufnehmen als unten, was wiederum zu einen geringeren Arbeitsdruck sorgt und das Flugzeug erfährt einen dynamischen Auftrieb.
Das heißt für die Bearbeitung der Aufgabe 4 reicht hier die Beziehung p=F/A aber du solltest schon das Grundverständnis dafür warum das so ist besitzen auswendig lernen kann jeder.
Tatsächlich aber funktioniert das ganze nicht so einfach, denn dadurch, dass eine Flüssigkeit durch ein Rohr fließt kommt es entsprechend auch zu einer Reibung. Die Reibung hängt direkt mit der Viskosität von Flüssigkeiten zusammen. Die Viskosität der Flüssigkeit sagt dabei aus wie Zähflüssig die Flüssigkeit ist. Je größer die Viskosität ist, desto zähflüssig ist die Flüssigkeit.
Dann haben wir nach Newton so etwas wie:
F=η*(A/d)*v
wir haben hier die Geschwindigkeit und die Geometrie die jetzt eine Rolle spielt und wenn wir uns das ganze für ein Rohr anschauen erhalten wir folgende Beziehung:
FR=8*π*η*l*v
l ist hier die Länge des Rohrs. Das heißt je länger so ein Rohr ist, desto größer wird die Reibung und damit auch die Verluste. Die Verluste bedeuten Energieverlust und wenn wir uns den Druck anschauen p=F/A dann haben wir ja N/m^2 und wenn wir den Bruch nun mit 1 Meter erweitern erhalten wie Nm/m^3 also Energie pro Volumen. Wenn also die Energie kleiner wird, dann heißt es auch, dass der Druck kleiner wird. ein längeres Rohr führt zu einer Verringerung des Drucks.
Zu guter Letzt sage ich noch etwas über Aufgabe 6. Bei der Hebebühne wird das inkompressible verhalten von Flüssigkeiten.
Auch das ist relativ schnell zu verstehen wenn man Bernoulli verstanden hat. Denn wir haben ja gerade gesagt, dass der Druck überall konstant ist. Wenn der Druck überall konstant ist, führt dies zwangsläufig dazu, dass bei einer Verhältnismäßig kleinen Kraft auf einen kleinen Querschnitt eine größere Kraft auf einen großen Querschnitt resultiert.
p=F/A=konst.
wir Haben F2 mit 60kN und die Fläche A2=400cm^2 dazu kommt die Fläche A1=5cm^2. Die Höhendifferenz braucht uns erstmal nicht zu interessieren warum sage ich gleich.
damit wir einen Körper mit der Gewichtskraft von 60kN anheben können wird mindestens eine Kraft von >60kN benötigt. Das wissen wir noch aus der Statik bzw in dem Fall Dynamik, der Körper soll sich ja bewegen.
wir haben also einen Druck:
p=F2/A2=60kN/400cm^2=1500kPa
Die Kraft würde sich dann folgendermaßen berechnen lassen:
p=F/A => F=p*A=1500kPa*5cm^2=750N
Wie ist das jetzt mit der Höhendifferenz?
Naja es ging hier ja nur um die Kräfte. Eine Kraft über eine Strecke entspricht einer Energie und da wir das als ein geschlossenes System betrachten geht auch nichts verloren. Es gilt:
F1*s1=F2*s2 => s1=F2*s2/F1=60kN*2m/750N=160m
das heißt der Kolben 1 muss 160m mit einer Kraft von 750N herunterdrücken um den Wagen um 2m anzuheben.