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ÖSI1
Anmeldungsdatum: 28.04.2022
Beiträge: 26
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 ÖSI1 Verfasst am: 02. Nov 2022 20:23 Titel: Auftriebskraft eines Ballons |
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Guten Abend, ich hänge bei folgender Aufgabe:
Ein Ballon hat ein Volumen von V = 4000 m3und fliegt bei einer Temperatur t = 2°Cin einer Höhe h = 5000 m, wo der äußere Luftdruck pa= 0,7 bar beträgt. Wie groß ist seine Auftriebskraft F, wenn der Ballon a) mit Wasserstoff, b) mit Helium gefüllt ist?
Warum spielt da die Höhe eine Rolle, wenn der Druck pa gegeben ist?
Auftriebskraft ist ja eigentlich leicht z berechnen. Verdrängtes Volumen*Dichte des Mediums*g |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5890
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| Myon Verfasst am: 03. Nov 2022 08:20 Titel: |
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Ja, die Höhenangabe scheint hier für die Aufgabe nicht relevant zu sein.
Es fragt sich aber, ob für die Auftriebskraft nicht auch die Gewichtskraft des Heliums bzw. Wasserstoffs berücksichtigt werden soll. Dafür fehlt allerdings wiederum eine Angabe über den Innendruck oder die Füllmenge des Ballons. |
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ÖSI1
Anmeldungsdatum: 28.04.2022
Beiträge: 26
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| ÖSI1 Verfasst am: 03. Nov 2022 10:20 Titel: |
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Ich habe probiert es ohne die Gewichtskraft zu rechnen. Die Ergebnisse stimmen dann aber nicht. Es steht ja in der Aufgabenstellung, dass lediglich die Auftriebskraft Fa gesucht ist.
Ergebnisse wären für a) 32794N und für b)30377N.
Ich komm nicht drauf. Muss man die Gewichtskraft eventuell doch berücksichtigen, mit der Annahme, dass der Ballon komplett mit H/He gefüllt ist? |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2022 11:31 Titel: |
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| ÖSI1 hat Folgendes geschrieben: | | Muss man die Gewichtskraft eventuell doch berücksichtigen, mit der Annahme, dass der Ballon komplett mit H/He gefüllt ist? |
Ja, hier soll wohl die Differenz von Auftrieb und Gewichtskraft berechnet werden. Andernfalls wäre das Ergebnis ja unabhängig davon ob man H2 oder He in den Ballon pumpt. Weil der Innendruck nicht gegeben ist, muss man davon ausgehen, dass er dem Außendruck entspricht. Bei der Größe des Ballons ist das eine sinnvolle Annahme. |
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ÖSI1
Anmeldungsdatum: 28.04.2022
Beiträge: 26
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| ÖSI1 Verfasst am: 03. Nov 2022 14:47 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | ÖSI1 hat Folgendes geschrieben: | | Muss man die Gewichtskraft eventuell doch berücksichtigen, mit der Annahme, dass der Ballon komplett mit H/He gefüllt ist? |
Ja, hier soll wohl die Differenz von Auftrieb und Gewichtskraft berechnet werden. Andernfalls wäre das Ergebnis ja unabhängig davon ob man H2 oder He in den Ballon pumpt. Weil der Innendruck nicht gegeben ist, muss man davon ausgehen, dass er dem Außendruck entspricht. Bei der Größe des Ballons ist das eine sinnvolle Annahme. |
Wie würdest du das in Abhängigkeit von Temperatur und Druck ansetzen ohne die Höhe zu berücksichtigen? |
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ÖSI1
Anmeldungsdatum: 28.04.2022
Beiträge: 26
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| ÖSI1 Verfasst am: 03. Nov 2022 14:47 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | ÖSI1 hat Folgendes geschrieben: | | Muss man die Gewichtskraft eventuell doch berücksichtigen, mit der Annahme, dass der Ballon komplett mit H/He gefüllt ist? |
Ja, hier soll wohl die Differenz von Auftrieb und Gewichtskraft berechnet werden. Andernfalls wäre das Ergebnis ja unabhängig davon ob man H2 oder He in den Ballon pumpt. Weil der Innendruck nicht gegeben ist, muss man davon ausgehen, dass er dem Außendruck entspricht. Bei der Größe des Ballons ist das eine sinnvolle Annahme. |
Wie würdest du das in Abhängigkeit von Temperatur und Druck ansetzen ohne die Höhe zu berücksichtigen? |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5890
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| Myon Verfasst am: 03. Nov 2022 14:54 Titel: |
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Edit: Hatte mich verrechnet, Beitrag war inkorrekt.
Zuletzt bearbeitet von Myon am 03. Nov 2022 15:05, insgesamt einmal bearbeitet |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5890
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| Myon Verfasst am: 03. Nov 2022 14:58 Titel: |
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@ÖSI1: Du kannst über die Zustandsgleichung für ideale Gase die Stoffmenge (Anzahl Mol) des im Ballon enthaltenen Gases berechnen. V, T und p sind ja gegeben. Dann mit der molaren Masse des Gases multiplizieren. |
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Qubit
Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 829
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| Qubit Verfasst am: 03. Nov 2022 16:21 Titel: |
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Die Aufgabe verstehe ich auch so, dass die resultierende Auftriebskraft betrachtet werden soll:
 \, g)
also insbsondere die Dichten unter den gegebenen Bedingungen zu berechnen sind:
 = \frac{M_{mol}}{R} \cdot \, \frac{p_h}{T_h}) |
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ÖSI1
Anmeldungsdatum: 28.04.2022
Beiträge: 26
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| ÖSI1 Verfasst am: 04. Nov 2022 14:31 Titel: |
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| Qubit hat Folgendes geschrieben: |
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Ich habe mich damit versucht. Allerdings ist das Ergebnis falsch und zwar um den Faktor 10^3. Die Einheit von Mmol ist ja g/mol und das Volumen kg/m^3.
Ich komm einfach nicht auf den passenden Wert, egal wie ich es drehe  |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5890
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| Myon Verfasst am: 04. Nov 2022 16:23 Titel: |
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Was hast Du denn als molare Masse eingesetzt? Wenn z.B. für H2 z.B. molare Masse 2.016g/mol ist, musst Du 0.002016 als Zahlenwert eingeben, um am Ende kg/m^3 zu erhalten. |
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ÖSI1
Anmeldungsdatum: 28.04.2022
Beiträge: 26
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| ÖSI1 Verfasst am: 04. Nov 2022 16:42 Titel: |
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So ich glaube jetzt hab ich es richtig. Die Zahlenwerte sind zwar nicht ganz richtig, aber das wird wohl auf verschiedene Werte der Molaren Masse und die Genauigkeit von R zurückzuführen sein. Einheiten, Einheiten, Einheiten 
FA_H=33558N
FA_HE=29963.7N |
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