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Deerhunter
Anmeldungsdatum: 07.12.2008
Beiträge: 6
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 Deerhunter Verfasst am: 07. Dez 2008 19:59 Titel: Beseitigung der allergefährlichsten Zivilisationsabfälle |
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Liebe Mitglieder,
nachdem ich schon mehrmals wirklich hervorragende Lösungsansätze und Erklärungsversuche hier vorfinden durfte, bitte ich hier um Hilfe bei folgender Aufgabe:
Die allergefährlichsten Zivilisationsabfälle sollen sicher beseitigt werden. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten!
1) Transport aus dem Sonnensystem
2) Transport in die Sonne
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeitsänderungen dieser beiden Möglichkeiten!
b) Zeigen Sie, dass der Energieaufwand bei 1) und 2) in etwa gleich groß ist!
Also mein Lösungsansatz wäre:
a) 1) Transport aus dem Sonnensystem durch Schuss aus der Erdathmosphäre ) .
Hinzu kommt dann die Fluchtgeschwindigkeit aus dem Sonnensystem:
) .
==>>  . Hinzu kommt aber, dass die Bahngeschwindigkeit der Erde ausgenutzt werden kann. Diese verringert die benötigte Gesamtgeschwindigkeit: 
2) Meiner Meinung nach müsste wiederum  angesetzt werden um frei von Erdanziehung zu sein. Hernach reicht ein Abbremsen der Geschwindigkeit auf Null. Damit ist der "Müll" automatisch der Sonnenanziehung ausgesetzt. Stimmt das?
b) Zu dieser Aufgabe finde ich keinen Ansatz, da man doch sowohl bei der Formel der kinetischen Energie als auch bei der potentiellen Energie die Masse zum Ausrechnen bräuchte. Diese würde sich vielleicht in einem bestimmten Ansatz weg kürzen, dennoch versteh ich nicht wie ich auf ein bestimmtes Energieniveau kommen kann !?
Ich würde mich sehr über Hilfe freuen!!
Liebe Grüße,
Deerhunter |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Dez 2008 17:00 Titel: |
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Mit deinen Lösungsansätzen und -Ideen bin ich einverstanden 
Achte dabei aber im Detail noch auf folgende Fragen:
* Wann addieren sich die Geschwindigkeiten, wann die Energien? Welche Teile deiner Rechnung stimmen also bereits, welche müssen noch korrigiert werden?
* Könntest du dir einen Trick vorstellen, mit dem man in der 2) noch weniger Energie braucht als in deinem Vorschlag? Geht es noch eleganter als durch "Abbremsen auf Null" ?
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Die benötigten Energien brauchst du laut Aufgabenstellung gar nicht als Zahl auszurechnen, denn es ist ja nur gefragt, die Energien für die beiden Methoden miteinander zu vergleichen. Und für so einen Vergleich (zum Beispiel um zu der Aussage "die eine Methode braucht nur soundsoviel Prozent mehr Energie als die andere" zu kommen), brauchst du ja keinen konkreten Wert für die Masse.
Vielleicht findest du es ja interessant, dabei mal auszurechnen, wieviel Energie pro Kilo beseitigter Fracht man da mit den beiden Methoden braucht. |
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Deerhunter
Anmeldungsdatum: 07.12.2008
Beiträge: 6
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| Deerhunter Verfasst am: 08. Dez 2008 17:28 Titel: |
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Vielen Dank für die Antwort, Du hast natürlich recht, dass die Energieniveaux relativ errechnet werden sollen. Dennoch weiß ich nicht wie dies geschehen soll.
Für 1)  für m = 1 kg und 
Für 2) 
Aber dann kann ja 1) und 2) nicht ungefähr gleich groß sein, oder rechne ich da die Energie falsch aus?
Liebe Grüße,
Deer |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Dez 2008 17:46 Titel: |
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Sorry, in meinem Beitrag von oben hatte ich das folgende nachträglich hineineditiert:
| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Achte dabei aber im Detail noch auf folgende Fragen:
* Wann addieren sich die Geschwindigkeiten, wann die Energien? Welche Teile deiner Rechnung stimmen also bereits, welche müssen noch korrigiert werden?
* Könntest du dir einen Trick vorstellen, mit dem man in der 2) noch weniger Energie braucht als in deinem Vorschlag? Geht es noch eleganter als durch "Abbremsen auf Null" ?
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Hilft dir das, um die Berechnung deiner Energien zu korrigieren und zu optimieren? |
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Deerhunter
Anmeldungsdatum: 07.12.2008
Beiträge: 6
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| Deerhunter Verfasst am: 08. Dez 2008 18:05 Titel: |
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Ach, ist es vielleicht so?
Bei 2) reicht ja ein leichtes Abbremsen, da die Sonne den Körper sobald er unter der Geschwindigkeit der Erde liegt automatisch anzieht, so um 1 km/s, Also brauch ich hier nur die 11,7 km/s um aus der Erde raus zu kommen.
Bei 1) brauch ich ja theoretisch wieder die 11,7 km/s und muss dann noch etwas 13 km/s drauf legen, ( 42km/s fluchtgeschwindikeit der sonne - 29 km/s Umlaufgeschwindigkeit der Erde)
Dennoch sind hier die geschwindigkeitsänderungen unterschiedlich?!? Oder ist es so dass ich bei 2) die hälfte der erdgeschwindigkeit, als 29 km/s : 2 = 14,5 km/s abbremsen muss?
Dann hätte ich nämlich die selben energieaufwände?
aber warum muss ich dann die hälfte wegnehmen?
Wenn du die Antwort hast, kannst du sie mir bitte liebenswürdigerweise hinschreiben, schreibe nämlich morgen klausur und muss noch andere aufgaben rechnen, das wäre sehr!!! nett von dir. Ich finde es toll das ihr viel wert drauf legt, dass ich die lösung selber finde!!!
Liebe Grüße,
Deer |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Dez 2008 18:14 Titel: |
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| Deerhunter hat Folgendes geschrieben: |
Bei 2) reicht ja ein leichtes Abbremsen, da die Sonne den Körper sobald er unter der Geschwindigkeit der Erde liegt automatisch anzieht, so um 1 km/s, Also brauch ich hier nur die 11,7 km/s um aus der Erde raus zu kommen.
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Ein leichtes Abbremsen würde noch nicht reichen, um die Sonne zu erreichen. Denn nach einem leichten Abbremsen würde man ja eine elliptische, stabile Umlaufbahn um die Sonne bekommen.
Aber Tipp: Hast du schon einmal etwas von einem Fly-by-Manöver (auch Swing-by-Manöver genannt) gehört?
| Zitat: |
Bei 1) brauch ich ja theoretisch wieder die 11,7 km/s und muss dann noch etwas 13 km/s drauf legen, ( 42km/s fluchtgeschwindikeit der sonne - 29 km/s Umlaufgeschwindigkeit der Erde)
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Einverstanden. Wie aber addieren sich diese beiden Prozesse? Wieviel Energie benötigt man damit für den Transport von der Erdoberfläche aus dem Sonnensystem hinaus?
| Zitat: |
Dann hätte ich nämlich die selben energieaufwände?
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Die Energien brauchen ja nicht ganz genau gleich sein. Die Aufgabenstellung scheint mir da eher zwei Energien von ungefähr der gleichen Größenordnung zu meinen. |
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Deerhunter
Anmeldungsdatum: 07.12.2008
Beiträge: 6
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| Deerhunter Verfasst am: 08. Dez 2008 18:21 Titel: |
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Danke!
Swing by heißt dass der Müll auf andere Bahnen drauf kommen soll und dort die Geschwindikeit mitnimmt und somit immer weiter fliegt?
Wie rechne ich dass denn aus? Oder kann ich da einfach abschätzen?
Ist es nicht so das sich 11, 7 km/s + 13 km/s addieren?
Oder muss ich das so addieren: 1/2 * m * (11,7 km/s)² + 1/2 * m * (13 km/s)² |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Dez 2008 18:47 Titel: |
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| Deerhunter hat Folgendes geschrieben: |
Swing by heißt dass der Müll auf andere Bahnen drauf kommen soll und dort die Geschwindikeit mitnimmt und somit immer weiter fliegt?
Wie rechne ich dass denn aus? Oder kann ich da einfach abschätzen?
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Einverstanden, Swing-by heißt Umlenken. Wie könnte hier so ein "Umlenkmanöver mit Hilfe eines Planeten" aussehen? Was für eine Energie würde das gaaanz ungefähr benötigen? Könnte man damit also im Vergleich zum "ganz abbremsen" Energie sparen?
| Zitat: |
Ist es nicht so das sich 11, 7 km/s + 13 km/s addieren?
Oder muss ich das so addieren: 1/2 * m * (11,7 km/s)² + 1/2 * m * (13 km/s)² |
Einverstanden, das sind die beiden Möglichkeiten, von denen nur eine Sinn machen und richtig sein kann. Kann du dir überlegen und mit Worten sauber begründen, welche der beiden das hier sein muss? |
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Deerhunter
Anmeldungsdatum: 07.12.2008
Beiträge: 6
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| Deerhunter Verfasst am: 08. Dez 2008 18:57 Titel: |
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man, bin ich ein trottel,
natürlich ist es die zweite möglichkeit, ich kann ja nicht geschwindigkeiten addieren, es ist natürlich so, dass ich zu aller erst die eine energie aufwende und wenn diese nun verbraucht ist, wende ich die zweite auf, daher muss es so, sein dass ich die geschwindigkeiten jeweils in E_kin einsetze und zusammenzähle.
zum swing by: könnte den müll auf die bahn der venus schießen und soviel energie hinzugeben, dass der müll durch die venusbahn kommt und dann noch soviel, dass der müll durch die merkur bahn auch noch umgelenkt wird. wobei ich nicht weiß wie ich das rechnen soll? kannst du mir das einfach sagen? bitte 
liebe grüße |
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Deerhunter
Anmeldungsdatum: 07.12.2008
Beiträge: 6
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 09. Dez 2008 02:19 Titel: |
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| Deerhunter hat Folgendes geschrieben: |
natürlich ist es die zweite möglichkeit, ich kann ja nicht geschwindigkeiten addieren, es ist natürlich so, dass ich zu aller erst die eine energie aufwende und wenn diese nun verbraucht ist, wende ich die zweite auf, daher muss es so, sein dass ich die geschwindigkeiten jeweils in E_kin einsetze und zusammenzähle.
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Einverstanden
| Zitat: |
zum swing by: könnte den müll auf die bahn der venus schießen und soviel energie hinzugeben, dass der müll durch die venusbahn kommt und dann noch soviel, dass der müll durch die merkur bahn auch noch umgelenkt wird. |
Ja, genau an so etwas hatte ich da zum Beispiel gedacht. Mit einem oder mehreren Vorbeiflügen an der Venus und am Merkur, oder zur Not einfach mit einem einzigen Vorbeiflug am Jupiter, falls man da einen größeren Planeten für einen ausreichend großen Ablenkwinkel braucht, sollte sich so eine Bahn am Ende genau in Richtung Sonne lenken lassen.
Und um auf Ellipsenbahnen zu so einem Nachbarplaneten zu kommen, braucht man nur wenige km/s mehr an Startgeschwindigkeit als die Fluchtgeschwindigkeit von der Erde, die 11,2 km/s beträgt (beziehungsweise ein paar 100 m/s weniger als 11,2 km/s beträgt, wenn man die Rotation der Erde um sich selbst noch mit ausnutzt) ; vergleiche zum Beispiel
http://www.bernd-leitenberger.de/erreichbarkeit-der-planeten.shtml )
Wenn du dich genauer für die Berechnung von solchen Ellipsenbahnen (sogenannten Hohmann-Bahnen) und für Swing-by-Manöver interessierst, könntest du vielleicht zum Beispiel dort mal spicken:
http://www.bernd-leitenberger.de/planetare-bahnen.shtml
http://www.physica.ch/docs/Himmelsmechanik%20GF.pdf
http://martin.von-gagern.net/publications/2000-swing-by/Facharbeit.html#_Toc473652390
http://www.bernd-leitenberger.de/helios.shtml
http://news.astronomie.info/ai.php/200706015 |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 06. Apr 2009 11:25 Titel: OT |
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OT Wenn ich so die Jahrzehnte zurückblicke, scheint es schon immer ein starkes Interesse am Himmelsgeschehen, an Reisen ins "Unbekannte" gegeben zu haben. Daß dafür jetzt unappetitliche Mülltransporte bemüht werden, sagt viel aus ... (Den Sinn oder Unsinn solcher Vorhaben beiseite.)
Angenehme und
reisefreudige Osterferien!
wünscht F. |
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