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Kinetische Energie - Verständnis
 
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borromeus



Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509

Beitrag borromeus Verfasst am: 03. Aug 2016 19:23    Titel: Kinetische Energie - Verständnis Antworten mit Zitat

Hallo,

ich scheitere gerade an einer vermutlich ganz einfachen Sache:

Man nehme drei Massepunkte A, B und C, alle 1kg.

Diese bewegen sich kräftefrei auf einer Achse.
A und C haben eine Differenzgeschwindigkeit von von 0 m/s.
B und C haben eine Differenzgeschwindigkeit von von 10 m/s.

Im System A habe ich (C) nun eine kinetische Energie von 0J, im System B habe ich (C) eine kinetische Energie von 50J.


Wenn ich nun im System A auf 10m/s beschleunige benötige ich doch wohl 50J.

Wenn ich im System B von 10m/s auf 20m/s beschleunige brauche ich aber:

v2=20m/s Endgeschwindigkeit
v1=10m/s Anfangsgeschwindigkeit

Gut, jetzt kann man sagen, dass das bezugssystemabhängig ist, aber ich kann ja messen wieviel Energie ich real benötige, um um diese 10m/s Differenzgeschwindigkeit zu beschleunigen, das kann ja nicht bezugssystemabhängig sein- Spritverbrauch ist Spritverbrauch. A, B und C können ja gleichzeitig nebeneinander existieren.

Kann mir das bitte wer erklären?
willyengland



Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 673

Beitrag willyengland Verfasst am: 03. Aug 2016 19:32    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde es so sagen:
Was du da ausrechnest, ist nicht die Energie, die du brauchst, sondern die Energie, die es hat, relativ zu dir.

_________________
Gruß Willy
Auwi



Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602

Beitrag Auwi Verfasst am: 03. Aug 2016 19:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ausserdem: Wenn die Differenzgeschwindigkeit von A und B = 0 ist, bedeutet das noch lange nicht, daß die Energie von A und B Null ist !
Beispiel v(A)= 3m/s ; v(B)= 3m/s ; m(A)=m(B)=1kg
v(A)-v(B) = 0
W(A)+W(B) = 9 J

Was willst Du eigentlich berechnen ? Wie lautet die Originalaufgabe ?
Nicht immer nur das schreiben, was der "beschränkte" Verstand meint herausgelesen zu haben !
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 03. Aug 2016 19:56    Titel: Re: Kinetische Energie - Verständnis Antworten mit Zitat

borromeus hat Folgendes geschrieben:
aber ich kann ja messen wieviel Energie ich real benötige, um um diese 10m/s Differenzgeschwindigkeit zu beschleunigen, das kann ja nicht bezugssystemabhängig sein [...]?

Doch, ist es: Die aufzuwendende Energie zur Geschwindigkeitsänderung ist geschwindigkeitsabhängig. Sollte man sogar beachten: Mit einer bestimmter Motorleistung kann man bei mit zunehmender Geschwindigkeit immer weniger beschleunigen. Nimm es als kleine Rechenaufgabe P = dE/dt usw.
borromeus



Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509

Beitrag borromeus Verfasst am: 03. Aug 2016 19:58    Titel: Antworten mit Zitat

Auwi hat Folgendes geschrieben:
Ausserdem: Wenn die Differenzgeschwindigkeit von A und B = 0 ist, bedeutet das noch lange nicht, daß die Energie von A und B Null ist !
Beispiel v(A)= 3m/s ; v(B)= 3m/s ; m(A)=m(B)=1kg
v(A)-v(B) = 0
W(A)+W(B) = 9 J

Was willst Du eigentlich berechnen ? Wie lautet die Originalaufgabe ?
Nicht immer nur das schreiben, was der "beschränkte" Verstand meint herausgelesen zu haben !


Es ist kein Beispiel, ich bin 47 J und Automatisierungstechniker.

Ich will nichts berechnen, ich habe oben versucht zu erklären was mein geistiges Dilemma ist.

Es scheint irgendwie, dass um eine Differenzgeschwindigkeit zu erreichen das Bezugssystem relevant ist. Der eigentliche Beschleunigungsvorgang verbrennt aber bei mir an Bord soundsoviel Joule, messbar.

Edit: Deine Berechnung mit 9J setzt ein Bezugssystem C voraus worin sich A+B bewegen.


Zuletzt bearbeitet von borromeus am 03. Aug 2016 20:04, insgesamt einmal bearbeitet
borromeus



Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509

Beitrag borromeus Verfasst am: 03. Aug 2016 20:02    Titel: Re: Kinetische Energie - Verständnis Antworten mit Zitat

franz hat Folgendes geschrieben:
borromeus hat Folgendes geschrieben:
aber ich kann ja messen wieviel Energie ich real benötige, um um diese 10m/s Differenzgeschwindigkeit zu beschleunigen, das kann ja nicht bezugssystemabhängig sein [...]?

Doch, ist es: Die aufzuwendende Energie zur Geschwindigkeitsänderung ist geschwindigkeitsabhängig. Sollte man sogar beachten: Mit einer bestimmter Motorleistung kann man bei mit zunehmender Geschwindigkeit immer weniger beschleunigen. Nimm es als kleine Rechenaufgabe P = dE/dt usw.


Franz, das ist mir klar, aber stell Dir vor dass A,B,C gleichzeitig im- von mir aus Weltraum- da sind. Ich brauche für diese 10m/s dv real Sprit in Joule. Und dennoch ist Ekin zu A und B dann unterschiedlich.
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 03. Aug 2016 20:23    Titel: Antworten mit Zitat

Beispiel für die Abhängigkeit der Größe T = 1/2 mv² (Ist das eigentlich Energie?) vom Bezugssystem: Ich sitze auf der Parkbank, T0 = 0, an mir fahren verschiedene Fahrzeuge vorbei und erzählen was von T1, T2 usw., ohne jeden Kraftstoff. Ich stehe auf und vertrete mir die Beine mit flotten 4 km/h - und was muß beispielsweise der Raumfahrer bei 1/10 c feststellen? smile
borromeus



Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509

Beitrag borromeus Verfasst am: 04. Aug 2016 00:18    Titel: Antworten mit Zitat

franz hat Folgendes geschrieben:
Beispiel für die Abhängigkeit der Größe T = 1/2 mv² (Ist das eigentlich Energie?) vom Bezugssystem: Ich sitze auf der Parkbank, T0 = 0, an mir fahren verschiedene Fahrzeuge vorbei und erzählen was von T1, T2 usw., ohne jeden Kraftstoff. Ich stehe auf und vertrete mir die Beine mit flotten 4 km/h - und was muß beispielsweise der Raumfahrer bei 1/10 c feststellen? smile

ich weiss nicht worauf Du hinauswillst!
was ist T?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 04. Aug 2016 06:22    Titel: Antworten mit Zitat

Du beschleunigst ein Auto aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit



Die benötigte Energie ist



Nun beschleunigst du das selbe Auto von einer beliebigen Startgeschwindigkeit v_0 um diese Differenzgeschwindigkeit. Die benötigte Energie lautet



Die Differenz der kinetischen Energien ist also bezugsystemabhängig, d.h. insbs. abhängig von der Anfangsgeschwindigkeit.

Soweit OK?

Verstehe ich dein Problem richtig: Statt das beschleunigende Auto aus dem Ruhesystem der Straße aus zu betrachten, kannst du dich auch ins Bezugssystem des bereits mit v_0 fahrenden Autos begeben. Dann entspricht die Energiedifferenz der zuerst berechneten, kleineren Energiedifferenz. Du argumentierst nun wie folgt: Aus Sicht des Beobachters am Straßenrand musst du eine größere Energie zuführen, als aus Sicht des des Fahrers, um diese zweite Beschleunigung durchzuführen. Aber egal aus welchem zugeführten Bezugsystem du das betrachtest, die verbrannte Menge Treibstoff und die damit tatsächlich zur Verfügung stehende chemische Energie ist in beiden Fällen identisch.

Würde es dir helfen, statt Treibstoff mit Umwandlung von chemischer Energie einen Rückstoß zu betrachten, z.B. durch Ausstoß von Treibstoff aus einer Rakete, oder simpler durch Werfen einer bestimmten Masse? Das Grundproblem ist in beiden Fällen nämlich das selbe.
as_string
Moderator


Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5783
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 04. Aug 2016 08:13    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!

Du hast da mehrere Denkfehler.

Um in einem Bezugssystem, in dem die Straße nicht in Ruhe ist, von 0 auf 10m/s zu beschleunigen, braucht nicht immer die Energie, die es nachher auch als kinetische Energie in diesem Bezugssystem hat! kam auch sein, dass es nur bremsen muss und deshalb sogar Energie aus dem System heraus nimmt.
Wenn etwas durch "Abstoßen" von einem unendlich schweren Körper (Straße mit Erde dran) beschleunigt, ist die Geschwindigkeit von diesem Körper natürlich immens wichtig und Du lässt die einfach außer Betracht!

Wenn Du das im Weltall betrachten willst, dann darfst Du die kinetische Energie des rückgestoßenen Treibstoffes auch nicht ignorieren. Impulserhaltung muss ja schon auch noch erfüllt sein.

Gruß
Marco
borromeus



Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509

Beitrag borromeus Verfasst am: 04. Aug 2016 11:38    Titel: Antworten mit Zitat

Mir dämmert langsam was da das Problem in meiner Vorstellung sein kein.
Danke an die Herren, die versuchen mir das verständlich zu machen.

Gefühlsmäßig würde ich nun denken (ich weiss, jetzt werde ich gleich verbannt), dass Ekin gar keine so richtige Energie ist, sie ist relativ.

Wenn ich (C, 1kg) mich im Weltall befinde und Richtung Erde auf 10 m/s beschleunige (vorher dv=0m/s) habe ich dafür 50J aufwenden müssen.

Jetzt kommt mir aber die Erdkugel entgegen, von der ich sagen könnte die Erde kommt mir, bezogen auf mein IS, mit 3x10^26 J entgegen. Das wäre ja dann eine tolle Methode Energie zu erzeugen. ;-)


Die Sache mit dem Rückstoss und der Impulserhaltung habe ich verstanden.
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