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Rina1
Anmeldungsdatum: 02.07.2014
Beiträge: 1
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 Rina1 Verfasst am: 02. Jul 2014 15:55 Titel: Verlust der Bewegungsenergie beim Stop an Ampeln |
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Meine Frage:
Wenn ich mit 50km/h (13,88 m/s) Durchschnittsgeschwindgkeit durch eine Ortschaft fahre und an 11 Ampeln halten muss, wie hoch ist der Verlust an Bewegungsenergie? Und wie viel Sprit verbrauche ich?
Gewicht des Autos (Audi A1): m= ca.1500kg
Meine Ideen:
Bewegungsenergie= 1/2*m*v²
= 1/2*1500kg*(13,88m/s)²
= 144675 J
Leider komme ich nicht weiter, da unser Lehrer (warum auch immer) das Thema nicht besonders ausführlich behandelt hat und in unserem Buch, das mittlerweile 14(!) Jahre alt ist auch keine Hilfe darstellt.
Danke im Voraus :-) |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Jul 2014 16:33 Titel: |
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Willkommen im Physikerboard!
Nun, wenn Du elfmal an der Ampel anhältst, werden eben jedesmal 144675 J von der Bremse in Wärme umgewandelt (es gibt ja keinen "Verlust" von Energie). Und um diese Gesamtenergie geht's.
Natürlich muss diese Gesamtenergie jedesmal wieder reingesteckt werden, damit das Auto die alte Geschwindigkeit bekommt. Das kostet Benzin, und diese Menge sollst Du ebenfalls berechnen.
Viele Grüße
Steffen |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. Jul 2014 16:57 Titel: |
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| Rina1 hat Folgendes geschrieben: | Bewegungsenergie= 1/2*m*v²
= 1/2*1500kg*(13,88m/s)²
= 144675 J |
Damit ist die Frage nach dem Verlust der Bewegungsenergie bereits fast beantwortet. Du musst diesen Wert von knapp 145kJ nur noch mit der Anzahl der Ampelstopps multiplizieren.
Der zugehörige Spritverbrauch lässt sich nicht exakt berechnen, da keine Angaben zu Rollwiderstand, Luftreibungsbeiwert usw. gemacht sind. Auch kann der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors in dem Betriebszustand des dauernden Beschleunigens beim Wiederanfahren nur ganz grob abgeschätzt werden und wird sicherlich nicht viel größer als 30% sein.
Wenn Du also mal den Fahrwiderstand (Roll- und Luftreibung) vernachlässigst, kannst Du den minimalen Spritverbrauch bei der Fahrt durch die Ortschaft mit 11 Ampeln mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes grob abschätzen. Benzin hat einen Heizwert H von ungefähr 41MJ/kg und eine Dichte von 0,72kg/l.
Die elfmalige Zufuhr der Bewegungsenergie muss durch den Energieinhalt des Kraftstoffs zugeführt werden. Davon sind (s.o.) allerdings nur 30% nutzbar. Also:
Nach dem Volumen aufgelöst:
Wenn Du das ausrechnest, kommst Du auf knapp 0,2l Sprit für die Ortsdurchfahrt. Der tatsächliche Verbrauch dürfte wegen der o.g. Vernachlässigungen und auch wegen der unbekannten Haltezeiten an den Ampeln, während derer der Motor ja auch läuft und Sprit verbraucht, deutlich höher sein. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 01. Aug 2014 00:04 Titel: Re: Verlust der Bewegungsenergie beim Stop an Ampeln |
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| Rina1 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ich mit 50km/h (13,88 m/s) Durchschnittsgeschwindgkeit durch eine Ortschaft fahre und an 11 Ampeln halten muss, wie hoch ist der Verlust an Bewegungsenergie? |
In der ganzen Rechnerei liegt ein schwerer Denkfehler. Wenn ich an 11 Ampeln halten muss und dennoch eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 50 km/h erreichen will, muss ich geschätzt auf 100 - 120 km/h beschleunigen und wieder abbremmsen.
Das erhöht dann den Energieverbrauch um ???
_________________
Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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Hippocampus
Anmeldungsdatum: 29.06.2014
Beiträge: 83
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| Hippocampus Verfasst am: 01. Aug 2014 09:01 Titel: |
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Das ist doch ganz davon abhängig, wie lage man an der Ampel jeweils hält (auch relariv zur Fahrzeit)
Und diese Zeit scheint nicht gegeben zu sein, das macht dann die Aufgabe dann eigentlich unlösbar?! |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 01. Aug 2014 09:20 Titel: Re: Verlust der Bewegungsenergie beim Stop an Ampeln |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | | Rina1 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ich mit 50km/h (13,88 m/s) Durchschnittsgeschwindgkeit durch eine Ortschaft fahre... |
Wenn ich an 11 Ampeln halten muss und dennoch eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 50 km/h erreichen will... |
Brillant beobachtet. 
Das ist tatsächlich niemandem aufgefallen. Ich glaube allerdings, dass das Wort "Durchschnittsgeschwindigkeit" hier nur falsch gewählt ist und eher die Geschwindigkeit gemeint ist, die vor und nach dem Ampelstopp gefahren wird. Ansonsten ist die Aufgabe in der Tat nicht lösbar, wie ja auch Hippocampus angemerkt hat.
Viele Grüße
Steffen |
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