[Physik] Coulombkraft auf die Ionen berechnen?
Guten Abend,
ich verstehe leider überhaupt nicht die Aufgabe b) (die Aufgabe c) muss ich nicht können). Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten zur Aufgabe b).
- Gerne so ausführlich wie möglich jeden Rechenschritt erklären, das wurde mir sehr helfen.
- Ich verstehe auch nicht, wieso hier neben der Angabe der Masse eines Xenon-Ions die Masse einer Raumsonde angegeben wurde.
- Im Allgemeinen verstehe ich die Aufgabe noch nicht so wirklich.
2 Antworten
Deine Gleichungen sehen schon mal gut aus. Du hast deine Platten- aka Beschleunigungsspannung mit U = 1280 V, den Plattenabstand aka die Strecke mit d = 5 cm = 0,05 m und die Masse deines Teilchens mit m = 2,18 * 10^(-25) gegeben. Die Ladung beträgt q = e
Die Ionen werden über das elektrische Feld beschleunigt und haben am Ende der Strecke die kinetische Energie, die der durch das Beschleunigen zugeführte Energie entspricht -> Energieerhaltungssatz
Über
hast du ja bereits erfolgreich die Gleichung nach v umgestellt. Ergebnis passt auch, ich komme allerdings bei der zweiten Nachkommastelle auf eine 3.
Bei der b geht es dann nicht nur um die Kraft auf ein Teilchen, sondern auf eine Menge n davon (quasi der gesamte "Treibstoff"). Die Menge ist dir gegeben mit
Daraus resultiert eine Ladung von
und eine elektrische Kraft
Die Angabe des Raumsondengewichts kommt erst für die letzte Aufgabe zum Tragen. Du willst ja schließlich wissen, auf was für eine Masse vorhin berechnete Kraft nun wirken soll, damit du die Zeit berechnen kannst.
Wir kommen also schon wieder zur newtonschen Bewegungsgleichung
v haben wir mit 100 km/h gegeben, die Kraft und das Gewicht ebenfalls. Wir suchen die Zeit:
Sprich: Es würde mit dieser Konfiguration mehr als 41 Stunden dauern, um die Rakete von 0 auf 100 km/h zu bringen.
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Bezüglich meinem anderen Kommentar: Habe es mittlerweile hinbekommen 🙏
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Hallo,
F=Q*E.
E ist auch über u/d definiert.
Das Q ist groß, da du mehrere Ionen hast, heißt Anzahl der Ionen mal die Elementarladung.
Eingesetzt: 2,2*10^13*1,602*10^-19*1280/0,05.
Ausgerechnet sind es 90 mN. Die Einheiten hab ich jetzt weggelassen, weil es auf dem PC sonst unübersichltich aussehen würde. Wenn du das nachrechnest, mach es bitte, dann siehst du auch das es mN sind.
Die Masse der Raumsonde wird noch bei der C benötigt.
Gruß.
Übrigens: Bei der a hast du dich um ein Komma vertan, es sind laut meinen Berechnungen 43,3 *10^-3
Das ist doch das gleiche, oder nicht? Man schreibt doch solche Zahlen mit *10^… immer nur mit einem Komma davor, oder nicht? Ich habe eben *10^4 und du *10^3.
Ja, es ist das gleiche, ich habe unter der Wurzel gemeint, ein Komma zu viel gesehen zu haben, entschuldige.... Hast du die B nun verstanden?
Ich bin mir bei b) noch unsicher. Ich komme im Taschenrechner für Fres = N (Anzahl der Teilchen) * Fc = N * e * (U/d) auf das Ergebnis Fres ≈ 0,090 N. Aber was ist nun dieses „mN“? Wofür steht das m? Habe ich es richtig berechnet? Wahrscheinlich Millinewton?
Du meinst q = 1e oder?