Energie, Drehzahl und Geschwindigkeit

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

So hallo erstmal, bin neu hier u hätte drei fragen.stelle sie mal rein und gebe dann meine antwort hinzu.würde mich über hilfe freuen.

1. Ein Wirbelsturm lässt sich näherungsweise als ein gewaltiger rotierender Zylinder auffassen. Sein Durchmesser beträgt 60km und seine Höhe 6km. Am äußeren Rand herrsche eine Windgeschwindigkeit von 180km/h. Berechnen Sie die im Wirbelsturm gespeicherte Energie in kWh und vergleichen Sie diese mit der jährlichen Energieerzeugung eines Kraftwerkes von 1GW Leistung!

2. Eine Zentrifuge soll aus dem Stillstand in 10s bei gleichmäßiger Beschleunigung eine solche Drehzahl erreichen, dass in 10cm Abstand von der Drehachse eine Zentrifugalbeschleunigung wirkt, die das 1000fache der Normalfallbeschleunigung beträgt. Wie groß ist die erforderliche Drehzahl und wieviel Umdrehungen sind bis zum Erriechen dieser Drehzahl notwendig?

3. Ein Regentropfen mit einen radius von 1,5mm fällt aus einer Wolke, die sich 1200m über dem Erdboden befindet. Der Widerstandsbeiwert sei 0,6. Wie groß ist die endgeschwindigkeit des Tropfens?Wie groß wäre die Geschwindigkeit des Tropfens genau vor dem Auftreffen ohne Ströumungswiderstand?

so nun meine Antworten:

1.

m=A*h*Dichte = 22053980kg
p = m*g/A = 76,5Nm

Wd=p*V = 4672GWh
Wkin= m/2 * v² = 99243GWh
Wpot= m*g*h = 46731506GWh

W= Wd+Wkin+Wpot=4777065GWh

P=W/t=4777065GW

2.

v=Wurzel aus az*r = Wurzel aus 9810 * 0,1 = 31,3m/s

n= vu/PI *d = 49,8 1/s

N=n*t = 498 Umdrehungen

3.

v= Wurzel aus (4/3 * r³ * Dichte Wasser * g / cw*A*1/2*Dichte Luft)

v= 10,03 m/s und ohne cw=7,77 m/s

t= Wurzel aus 2h/g = 15,64s

ve mit cw= 2*s/t - 10,03 = 143,4m/s

ve ohen cw=2*s/t - 7,77 = 145,7m/s

so hoffe ihr könnt mir helfen ob die werte stimmen. danke schonmal!

sms · Gast

Bei 1 eher das

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

und wieso nicht meine formel?steht im tafelwerk, dass das die berechnung für einen rotierenden gegenstand ist...

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

[quote="seraphim"[...]Wkin= m/2 * v² = 99243GWh[...][/quote]
Die Geschwindigkeit muss eine Funktion des Radius sein.
v=omega*r

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok und J war ja für jeden Körper spezifisch, habe ich jetzt verstanden.und die andren beiden aufgaben, kann da jemand helfen?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

was bringt jetzt dieser link?ich weiß wie ein wirbelsturm aussieht und habe doch schon geschrieben, dass ich diese aufgabe verstanden habe. wäre wirklich dankbar für hilfe für die andren beiden aufgaben

sms · Gast

Da es sich bei 2. um eine Rotation handelt,sollte man

berechnen

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok, bei 2. also w = 2 * Pi / T, aber was ist alpha und was ist phi?

sms · Gast

Winkelgeschwindigkeit

Winkelbeschleunigung

Drehwinkel (im Bogenmaß)

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

und wie bekomme ich den drehwinkel raus? einfach 360° in bogenmaß umwandeln?

caro kann`s · Gast

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ich hätte jetzt für w = vu / Pi*r = 49,8 s^-1
für alpha= w/t = 0,083
für den Winkel = w*t = 29880*Pi/1800=52,15 rad

also wäre die drehzahl: 215,6 Umdrehungen?

aber wieso muss ich diese formel nehmen und kann nicht meine nehmen?

caro kann`s · Gast

Also ich würde das nehmen

Aber es geht wahrscheinlich auch anders

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok verschrieben bei dem winkel, nur durch 180, wäre denne eine drehzahl von 2155,6...aber ist rad²/s³ nicht ne komische einheit?und die drehzahl erscheint mir auch sehr hoch...

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok läuft grad alles falsch, die mal 60 noch streichen, hatte mich verguckt, sind ja 10s nicht minuten...ist aber trotzdem die komische einheit und die hohe zahl...

caro kann`s · Gast

Ich hab 252 Umdrehungen

Kannst ja mal ein bischen probieren

Mahlzeit

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

welche formel nimmst du? habe alpha = w/t = 4,98 rad/s²
denne phi= w*t = 8,7 rad
und w ist v/Pi*d=49,8 1/s

also N=w*Phi*alpha = 2157,6...

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

w²*r=1000g??? was ist das?

und w stimmt, hatte mein prof gestern geschrieben, aber halt die drehzahl nicht...

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

würd enur auf 252 kommen wenn ich das alpha weglasse...aber so hatte es ja der eine als formel hingeschrieben, wie gesagt diese formel kenn ich nicht.

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok habe wie gesagt für die winkelgeschwindigkeit w = 2*Pi*n= 2*Pi*(vu/Pi*d)= 2*Pi*(31,3m/s/Pi*0,2m)= 313 und weiß dass das stimmt... für die winkelbeschleunigung habe ich 1000*g = 9810m/s² und für Phi= w*t =3130 * Pi /180 = 54,6 rad

also wäre es ja w*Phi*alpha = 53491074...des kann doch nicht die formel sein...da passt es doch mit den einheiten nicht...

bitte hilfe...

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

wie gesagt diese formel kannte ich ja auch nicht, aber es hatte ja ein anderer hier ins forum gestellt...bin deshalb sehr verwirrt und habe keine ahnung wie ich es nun berechnen soll...welche formel brauche ich denn um die umdrehungen zu berechnen, wie gesagt die drehzahl ist richtig

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Also mal schön der Reihe nach:

Aus der Zentripetalkraft erhältst Du die Winkelgeschwindigkeit

Das kannst Du, wenn Du willst, auch noch in 18793 Umdrehungen pro Minute umrechnen. Ich würde es nicht machen, es erschwert nur die nachfolgende Rechnung.

Die Bewegungsgleichungen für die gleichmäßig beschleunigte Drehbewegung lauten:

und

Aus der ersten Gleichung folgt

In die zweite Gleichung eingesetzt

Wenn Du die ganze Gleichung durch 2*pi dividierst, erhältst Du

wobei N die Anzahl der Umdrehungen bis zum Erreichen der zuvor berechneten Drehzahl n ist. Zahlenwerte mit Einheiten kannst Du jetzt selber noch einsetzen.

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok kenne nur die gleichung N=n*t. verstehe jetzt nicht genau wieso es 1/2 mal dies sein muss...ist das so weils gleichmäßig beschleunigt ist oder hat es einen anderen grund?danke für deine hilfe, jetzt steige ich endlich durch u hatte schon fast alles Augenzwinkern

verwirrung ist weg, bis auf das mit 1/2. könntest du mir evtl. auch noch bei der letzten aufgabe helfen?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

N = n*t gilt nur für die gleichmäßige Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit. Die Gleichungen für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung wirst Du doch irgendwo stehen haben!

Für die letzte Aufgabe habe ich grad keine Zeit.

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

ok danke dir und hoffe jemand könnte noch, wenn er zeit hat, über die letzte trüber gucken.

seraphim · Anmeldungsdatum: 17.11.2010 Beiträge: 17

würde mich echt über hilfe freuen