Ist die ISS ein FAKE, weil sie von Meteoriten durchlöchert werden müßte.

Auf der Höhe der ISS gibt es keine schützende Athmosphäre. Dort fallen täglich Abertausende von Meterioten ein, ganz winzige, aber auch größere, durchaus im Zentimeterbereich.

Wie soll die ISS diesen Meteroiten standhalten ?

Nehmen wir als kleinen Meteorit eine Eisenkugel mit Radius 3cm an.
Und einer mittleren Geschwindigkeit von v=40 km/s

(ja, Kilometer pro Sekunde)

Die Berechnungen zeigen, dass die Durchdringungstiefen für Aluminium und Kevlar 3560 m bzw. 1424 m betragen. (Die Hülle der ISS besteht aus ca. 15 cm Dicken Alu und Kevlar Schichten)

Das hält die dünne Hülle der ISS niemals aus, die würde täglich von zig Meteoriten durchlöchert werden.

Die Energie des obigen Meteoriten entsprechen überigens der Explosionsenergie von 170 kg TNT (ein Sprengstoff)

Hier ist die Berechnung:
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Um die kinetische Energie einer Kugel mit einem Radius von 3 cm (entsprechend 0,03 m) und einer Geschwindigkeit von 40 km/s (entsprechend 40,000 m/s) zu berechnen, gehen wir wie folgt vor:

   Berechnung des Kugelvolumens:

V=43πr3V=34​πr3

V=43π(0.03 m)3V=34​π(0.03 m)3

V≈1.131×10−4 m3V≈1.131×10−4 m3

   Berechnung der Kugelmasse:

Angenommen, die Kugel besteht aus Eisen mit einer Dichte von ρ=7874ρ=7874 kg/m³:

m=ρ⋅Vm=ρ⋅V

m=7874 kg/m3×1.131×10−4 m3m=7874 kg/m3×1.131×10−4 m3

m≈0.89 kgm≈0.89 kg

   Berechnung der kinetischen Energie:

E=12mv2E=21​mv2

E=12×0.89 kg×(40,000 m/s)2E=21​×0.89 kg×(40,000 m/s)2

E=12×0.89×1.6×109 m2/s2E=21​×0.89×1.6×109 m2/s2

E≈712×106 JE≈712×106 J

E≈712,000,000 JouleE≈712,000,000 Joule

   Umrechnung in TNT-Äquivalent:

Die spezifische Energie von TNT beträgt 4.1844.184 MJ/kg oder 4.184×1064.184×106 Joule/kg.

Menge TNT=712,000,000 J4.184×106 J/kgMenge TNT=4.184×106 J/kg712,000,000 J​

Menge TNT≈170 kg TNTMenge TNT≈170 kg TNT

Die kinetische Energie einer Eisenkugel mit einem Radius von 3 cm und einer Geschwindigkeit von 40 km/s entspricht etwa 170 kg TNT.

Durchdringung durch 15 cm dicke Wand (Aluminium und Kevlar)

Um zu überprüfen, ob diese Energie eine 15 cm dicke Wand durchdringen kann, verwenden wir die zuvor angegebenen spezifischen Durchdringungsfähigkeiten.

   Aluminium: σAl≈200σAl​≈200 kJ/m².

   Kevlar: σKevlar≈500σKevlar​≈500 kJ/m².

Berechnung der Durchdringungstiefe:

Aluminium:

RAluminium=712,000,000 J200,000 J/m2RAluminium​=200,000 J/m2712,000,000 J​

RAluminium=3560 mRAluminium​=3560 m

Kevlar:

RKevlar=712,000,000 J500,000 J/m2RKevlar​=500,000 J/m2712,000,000 J​

RKevlar=1424 mRKevlar​=1424 m

Die Berechnungen zeigen, dass die Durchdringungstiefen für Aluminium und Kevlar 3560 m bzw. 1424 m betragen.

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Hilfe bei Physikaufgaben zur Energie?

Hallo, könnte mir jemand folgende Fragen beantworten?

1) Welche Aussage läßt sich über die Energie eines Koffers machen, der waagerecht getragen wird? Welcher Zusammenhang besteht zur beim Tragen verrichteten Arbeit?

2) hebt ein 10 kg-Gewicht einen Meter über den Boden und hält es so 2 Minuten lang. Mache eine Aussage über die Energieänderung des Steins beim Hochheben und beim Halten.

3) Erna läßt einen Blumentopf aus dem obersten Stockwerk eines Hochhauses fallen.

(a) Welche Art von Energie besitzt der Blumentopf im obersten Stockwerk?

(b)In welchen Formen liegt die Energie des Blumentopfs in der Mitte des Fallwegs vor?

(c)Wie kommt die große Geschwindigkeit des Topfes unmittelbar vor dem Aufprall auf dem Boden zustande?

(d)Was passiert mit der Energie nach dem Aufprall des Topfes auf den Boden?

4)Eine Kugel wird mit Hilfe einer Federpistole senkrecht nach oben abgeschossen. Nenne die Energieumwandlungen, die stattfinden, bis die Kugel auf die Erdoberfläche aufgetroffen ist.

5)Ein Turner springt von einem Podest auf ein Trampolin.

(a) Nenne in der Reihenfolge ihres Auftretens die Energieumwandlungen, die bis zu dem Moment stattfinden, in dem der Artist erstmals wieder die maximale Höhe über der Erdoberfläche erreicht.

(b)Aus welchem Grund stimmt diese maximale Höhe nicht mit der Aus-gangshöhe überein?

6) Erläutere folgende Aussage an einem selbstgewählten Beispiel: »Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.«

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Physik: Bootsparadoxon?

Guten Abend Freunde,

Die folgenden Teilaufgaben b) & c) überschreiten mein Verständnis und meine Fähigkeiten im Beweisen... Danke an Jeden, der sich an dieser Aufgabe versucht!

Ein Boot der Masse 𝑀= 107 kg und der Länge 𝐿= 8 m schwimmt ruhend im Wasser. Ganz vorne im Boot sitzt ein Mann mit der Masse 𝑚= 76,2 kg. Der Mann steht auf, geht zum Heck des Bootes (ganz hinten) und setzt sich wieder.

a) Wenn angenommen wird, dass das Wasser der Bewegung des Bootes keinen Widerstand entgegensetzt, wie weit bewegt sich dann das Boot bei diesem Vorgang? 

b) Realistischer werde angenommen, dass das Wasser eine Reibungskraft von 𝐹R =−𝑏𝑣 auf das Boot ausübt, wobei 𝑏 eine Konstante ist und 𝑣 die Geschwindigkeit des Bootes. Zeigen Sie, dass man in diesem Fall das bemerkenswerte Resultat erhält, dass sich das Boot immer zum Ausgangspunkt zurückbewegt, und zwar unabhängig von 𝑏≠0 und von den Parametern in Teilaufgabe (a)! 

(Hinweis: Denken Sie beim Lösen dieser Teilaufgabe weniger in den Kategorien Beschleunigung, Grundgesetz der Dynamik, Dauer der Bewegung, sondern eher an die Begriffe Kraftstoß, äußere und innere Kräfte, Bewegung des Schwerpunkts, ansonsten wird die Rechnung frustrierend kompliziert!)

c) Denken Sie über folgendes Paradoxon nach: ein Wert von 𝑏≠0 bedeutet nach Teilaufgabe (b), dass sich das Boot zum Startpunkt zurückbewegt, egal wie klein 𝑏 auch ist. Bei einem Wert von 𝑏=0 kommt es aber irgendwo anders zur Ruhe. Wie erklären Sie sich diesen Sprung bei der Endposition, wenn 𝑏 kontinuierlich gegen Null geht?

Kraft, Formel, Mechanik

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