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Physikleistungskurs-Aufgabe zum Energieerhaltungssatz (Physik, Schule, Oberstufe, Klausurvorbereitung)?

Frage zu der untenstehenden Aufgabe, wie man diese löst und darunter kommen meine Gedanken zu der Aufgabe (mit denen ich aber nicht richtig weiterkomme).

Ich habe in Physik diese Aufgabe bekommen:

Hakt man eine Kugel an eine entspannte Schraubfeder, die an einem Stativ hängt, und lässt die Kugel los, so zieht sie diese Feder um das Doppelte der Strecke nach unten, die sich ergibt, wenn man die Kugel langsam mit der Hand nach unten führt, bis sie ihre Gleichgewichtslage, an der der Feder hängend, erreicht hat. Zeigen Sie, dass diese Beobachtung mit dem Energieerhaltungssatz übereinstimmt.

Mein Lösungsansatz dafür wäre, dass man erstmal zwei Versuche annimmt, die eine gemeinsame Ausgangslage 0. haben:

0 . Die Feder ist entspannt, und das Massestück ist erstmal noch fest.

  1. Wenn die Kugel mit der Hand nach unten geführt wird, bis sie ihre Gleichgewichtslage, an der Feder hängend, erreicht hat.
  2. Wenn die Kugel einfach so losgelassen wird und die Feder um das Doppelte der Strecke von 1. nach unten gezogen, bis sie auch ihre Gleichgewichtslage erreicht hat.

Mein Gesamtgedanke war, dass die potenzielle Energie von 0. bei 1. in Spannungsenergie und kinetische Energie der Hand umgewandelt wird, bei 2. nur in Spannungsenergie.

Bei 0. wirkt die Gewichtskraft auf das Massestück mit Fg= m*g.
Dabei hängt das Massestück über einer bestimmten Höhe h über dem Nullniveau des Bezugskörper Erde.
Die Federspannkraft bei 0. Fsp ist gleich 0 N, weil die Feder entspannt ist und der Weg der gespannten Feder s=0m ist.
Die Formel für die Federspannkraft ist Fsp= D*s.
Bei beiden Versuchen bleiben die Masse m, die Fallbeschleunigung g und die Federkonstante D gleich. Deswegen ist die Gewichtskraft bei beiden Versuchen gleich. Jedoch ändert sich der Weg s und die Höhe h bei beiden Versuchen und damit auch die Federspannkraft.

Die Spannkraft Fsp wirkt in die gleiche Richtung wie die Gewichtskraft Fg und den Weg s.

Bei 1. wird die Feder nun mit der Hand um die bestimmte Länge s gedehnt, die Höhe h ändert sich, indem h1=h - s. Mit der Hand führt man eine Bewegung aus, weswegen ich meinen würde, dass dort auch irgendwie kinetische Energie ins Spiel kommt?

Bei 2. wird die Feder um den Doppelten Weg s von 1. , also 2*s, gedehnt und die Höhe h ändert sich, indem h2=h - 2*s.

Bei 0. ist keine Spannkraft vorhanden, also auch keine Spannenergie. Es ist aber die Gewichtskraft vorhanden, weswegen es eine potenzielle Energie Epot gibt. Diese ist Epot = m * g * h.
Bei 1., wie auch 2., wird die potenzielle Energie Epot in jeweils unterschiedliche Spannenergie umgewandelt, weil bei 1. und 2. Spannkraft unterschiedliche Fsp vorhanden ist. Diese hängt ausschließlich vom Weg s ab.

Ich würde jetzt davon ausgehen, dass bei 1. der doppelte Weg 2*s durch die Hand und das Massestück vollführt würden (gleichzeitig und deswegen ist das die Hälfte von Weg 2*s in 2.), während bei 2. die Hand wegfällt und somit der Weg s von der Länge her, doppelt so lang ist, wie der in 1. .

Aber jetzt komme ich nicht weiter... Und ich weiß auch nicht, ob ich irgendetwas falsch gemacht habe, aber ich hoffe, ihr könnt mir helfen:D

Energie, Kraft, Formel, Mechanik, Physiker, Energieerhaltung, Kinematik

Gibt es fertige Programme für Portalfräsen oder 3d Drucker?

🖖 Grüße

Man kann ja relativ einfach ein 3d Scanner "herstellen", der recht gute Ergebnisse liefert. Zumindest gut genug für mein Vorhaben!

https://www.openscan.eu/

Habe relativ viel Werkzeug, auch qualitativ hochwertiges und vorallem teuer 😭

Ich habe allerdings auch das Bedürfnis mir ein Werkstattwagen anzuschaffen. Falls jemand das nicht kennt,🔻das Dings da.

Ich habe jetzt mehrere Möglichkeiten, doch ich möchte erstmal schauen ob und wie man die Möglichkeit umsetzen kann.

Die Werkzeuge sind in speziellen Schaumstoffmatten, die Perfekt für die Werkzeuge passen, ausgestattet.

Ich Frage mich ob es fertige Opensource Programme gibt, die speziell dafür ausgelegt sind. Ich habe eine DIY Portalfräse, ich habe ebenfalls einige Komponenten (und die Portalfräsmaschine die ich dafür verwenden würde) für ein DIY 3d Drucker.

Ich würde also die Werkzeuge einscannen, mit dem Programm die Werkzeuge Positionieren, mit den üblichen Extras ausstatten (deswegen ein Programm das speziell dafür ausgelegt ist) und dann herstellen.

Kennt jemand so ein Programm? Hat jemand schon Erfahrungen damit gemacht?

Bin dankbar für jede Hilfe.

Gleich vorab, nein die anderen Möglichkeiten fallen erstmal aus. Mit Würfelmatten, Hand Fräsen oder rutschfeste Matten werde ich nicht glücklich!!!!!!!!! Die Matten Herstellen zu lassen ist relativ aufwändig, deswegen liegt der Gedanke nahe es selbst zu machen. Außerdem ist das herstellen lassen ziemlich teuer.

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Geschwidnigkeit von Elektronen im Elektronenstrahl?

Fatto diretto al punto (Ich komme direkt zum Punkt, wie der Italiener sagen würde).

Ein zylinderförmiger Elektronenstrahl hat einen Durchmesser von 0.5 mm. Der Strahl enthält 2 × 10^8 Elektronen pro Kubikmillimeter. Die Energie der Elektronen beträgt 0.3 keV.

a) Wie schnell sind die Elektronen im Elektronenstrahl?

b) Berechnen Sie den elektrischen Strom.

c) Der Elektronenstrahl durchläuft ein transversales magnetisches Feld von 2 Tesla. Berechnen Sie den Krümmungsradius der Kreisbahn im Magnetfeld.

Jensek81'scher Ansatz

a) E_kin = 1/2 m v²

Umformen zu v = Wurzel (2 E / m)

E = 0,3keV = 0,3 * 10³ * (1,6022*10^-19)

m = 9,11*10^-31 kg

Einsetzen: v = Wurzel (2 E / m) = v = Wurzel (2 * 0,3 * 10^-3 / (9,11*10^-31 kg))

= 10272468,08 m/s

b) Stromstärke Elektronenstrahl

I = n * e * A * v

n = Dichte = 2 * 10^-8 e/cm³ = 2*10^-14 e/m³

e = 1,6022 * 10^-19 C

A = π r², wobei d = 2 * r (da Zylinder) =>> 0,5 mm = 2 * r => r = 0,25 mm = 0,00025 m

V = 10272468,08 m/s (aus vorheriger Aufgabe)

Einsetzen: I = n * e * A * v = 2 * 10^-14 e/m³ * 1,6022 * 10^-19 C * π * (0,0025m)² * 10272468,08 m/s

= 6,46 * 10^-5 A

c) r = (mv)/(e*B)

= (9,11*10-31 kg * 10272468,08 m/s) / (1,6022*^10^-29 * 2 T) = 2,92*10^-5 m

Stimmt das so? Insbesodnere die 10272468,08 m/s erscheinen mir doch sehr skrupellos...

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Eine Brennstoffzelle selber basteln?

Hallo ihr Lieben,

im Chemie-Unterricht muss ich einen Vortrag über Brennstoffzellen halten. Deswegen dachte ich, dass es interessant wäre, wenn ich kleine Brennstoffzelle aus einfachen Equipments selbst baue und damit zeige wie es quasi funktioniert. Ich habe im Internet nachgeguckt und diesen Link gefunden: Deine eigene Brennstoffzelle basteln: 10 Schritte (mit Bildern) – wikiHow

Natürlich soll ich aber während ich die Brennstoffzelle baue erklären was ich alles mache und warum all das geschieht. Leider verstehe ich aber den chemischen Hintergrund der Anleitungen vom Link nicht. Deswegen meine Fragen:

  1. Wie werden Sauerstoff und Wasserstoff hier voneinander getrennt? Man hat ja nur die Platin-Spulen in dem Wasserglas reingetan.
  2. Dient dieses Holzstäbchen zur Weiterleitung der Elektronen? Die Elektronen von dem aufgespalteten Wasserstoff sollen ja zur Sauerstoffseite wandern und sich an dem O2 anbinden sozusagen.
  3. Wie funktioniert das auch, wenn es nicht mehr eine Trennwand bzw. eine Membran vorhanden ist? Ich habe mehrere Videos über Brennstoffzellen geguckt und da haben sie immer von einer halbdurchlässigen Membran geredet die nur die Protonen durchlässt.
  4. Wozu benötigt man die 9-Volt-Batterie? Was macht die Batterie "chemisch gesehen" genau?
  5. Es wird am Ende auch gesagt, dass man damit eine kleine Taschenlampenglühbirne leuchten lassen. Aber dann wird das Licht matt wurde gesagt. Warum das? Und heißt das es leuchtet dann nicht mehr? Und wenn es nicht mehr leuchtet, warum ist das so? Warum leuchtet die Glühbirne nicht einfach normal weiter?

Das war's :)))

Danke im Voraus :)))))

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Wie ergibt sich die Drehmomentkurve bei Zweitaktern (Simson)?

Hallo. Ich fahr täglich mit meiner 60ccm S51 auf Arbeit und bin aus der Praxis heraus bei 50-55 km/h am effizientesten unterwegs.

Hier mal ein Leistungsdiagramm vom Prüfstand. Sehr schönes Drehzahlband finde ich:

Für diejenigen, die das Bild nicht öffnen können: Max. Drehmoment bei 5780 ¹/min mit 6,5Nm, max. Motorleistung bei 6335 ¹/min mit 4,1 kW/ 5,6PS. Fährt sich auf jedenfall sehr ruhig und sparsamer als der originale 50er Zylinder. Die Radleistung war bedeutend geringer mit 3,9 PS und 4,9 Nm...

Meine Fragen sind:

Warum ist bei niedriger Drehzahl also bei Simson etwa 1000-3000 ¹/min das Drehmoment so gering? Also ich würde das gern technisch verstehen, das hängt ja auch stark von der Auspuffanlage ab.

Wieso steigt das Drehmoment mit steigender Drehzahl? Und wieso fällt es dann wieder ab? Bitte mal eine technisch verständliche Erklärung dazu wäre sehr toll.

Und rein theoretisch fahr ich ja am effizientesten nicht bei Vollgas, sondern möglichst in der Drehzahl mit dem höchsten Drehmoment, weil da muss ich ja für die selbe Kraft verhältnismäßig wenig Gas geben, da der Wirkungsgrad des Motors da am besten ist richtig?

Ich merks ja selbst ich beschleunige bis 50 und dann geb ich nur minimal Gas und halte die 50. Brauche ich dann mehr Kraft am Berg, geb ich mehr Gas und sie hält auch da die 50, weil sie ja das Gas am effizientesten annimmt und optimal in Bewegung umsetzt.

Vollgas würde mich dann fast doppelt so viel Sprit kosten aber ich würde gerade mal 10- maximal 20kmh schneller fahren. Quasi 60-70. Das wären im Vergleich zu 50 eine Geschwindigkeitssteigerung von 20-40% aber eine Steigerung des Kraftstoffverbrauchs um 50-80% etwa. Das wäre also verschwendet.

Untenrum hat sie ja auch weniger Kraft, deshalb gebe ich beim Anfahren wenig Gas, bis genug Drehmoment da ist, wo sich Vollgas geben lohnt. Dann wird hochgeschalten, bis auf 50 beschleunigt und sofort Gas weggenommen, bis das Moped auch mit weniger Kraftstoff bei 50kmh bleibt. So fahre ich dann auch Überland. Vor roten Ampeln wird möglichst wenig gebremst und ausgerollt, möglicht ohne anzuhalten, bis grün ist.

Sparsamer kann man doch nicht fahren oder?

Wenn jetzt jemand sagt, Zweitakter brauchen Drehzahl... naja ich denke 5500-6000 reichen. Ich will keine Schleifmaschine mit 14000 Touren fahren. Die soll mich ja möglichst jahrelang täglich zuverlässig auf Arbeit bringen.

Ich bin gespannt auf eure Meinung zu dem Thema und bedanke mich schonmal für Hilfe zu meinen Fragen.

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