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Umrechnung von Kraft in Leistung an einem Sportkite
 
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Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 24. Dez 2014 22:12    Titel: Umrechnung von Kraft in Leistung an einem Sportkite Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Guten Abend,

ich arbeite derzeit an meiner Facharbeit im Fach Physik, darin befasse ich mich mit der Energiegewinnung durch Lenkdrachen.
Für die Auswertung eines Experiments muss ich die Zugkraft eines Sportkites in Leistung umrechnen. Konkret geht es um die Leistung die ich benötige, um die Richtung meines Kites zu verändern. Die Zugkraft messe ich mit Federkraftmessern, die Dauer der Lenkung ist mir bekannt (es handelt sich um einige Sekunden).

Meine Ideen:
Jetzt bin ich am überlegen, wie ich das umrechnen könnte: Da Leistung nicht anderes ist als Arbeit pro Zeit habe ich mir überlegt, dass ich folgende Formel nutzen könnte:



Ich bin mir jedoch unsicher, was ich für die Länge l einsetzten muss. Ist es möglicherweise die Strecke, die ich meine Arme zurück ziehe, um den Kite zu lenken? Oder die Strecke, die die Feder im Federkraftmesser gezogen wird?
Bei Wikipedia bin ich auf die sogenannte Federarbeit gestoßen und bin mir nunu nicht mehr sicher, ob mein Ansatz für die Arbeit einzusetzen überhaupt brauchbar ist.

Ich würde mich sehr über ein paar Ideen und Hilfestellungen freuen!
Ich wünsche Ihnen allen noch frohe Weihnachten smile
Amina
isi1



Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2893
Wohnort: München

Beitrag isi1 Verfasst am: 25. Dez 2014 11:01    Titel: Re: Umrechnung von Kraft in Leistung an einem Sportkite Antworten mit Zitat

Amina hat Folgendes geschrieben:
Jetzt bin ich am überlegen, wie ich das umrechnen könnte: Da Leistung nicht anderes ist als Arbeit pro Zeit habe ich mir überlegt, dass ich folgende Formel nutzen könnte:


Ich bin mir jedoch unsicher, was ich für die Länge l einsetzten muss. Ist es möglicherweise die Strecke, die ich meine Arme zurück ziehe, um den Kite zu lenken?
Die Formel ist jedenfalls richtig, wenn Weg und Kraft die gleiche Richtung haben. Sonst musst mit dem Cosinus des Winkels zwischen beiden multiplizieren, Amina.
Zu beachten ist noch, dass Du die Energie gewinnst, wenn Kraft und Weg die gleiche Richtung haben und dass Du Energie aufwenden musst, wenn Du in zur Kraft entgegengesetzter Richtung ziehst.
Amina hat Folgendes geschrieben:
Oder die Strecke, die die Feder im Federkraftmesser gezogen wird?
Bei Wikipedia bin ich auf die sogenannte Federarbeit gestoßen
Das wird eher nicht zielführend sein, da sich die Länge der Federwaage nur ändert, wenn sich die Kraft ändert - und ich nehme doch an, dass der Drachen gleichmäßig zieht?
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ
Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 25. Dez 2014 16:30    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

vielen Dank für Deine Mühe, ich habe mich selbst noch mal ein wenig belesen und bin jetzt auf die Formel

mit D=Federkonstante und s="dehnungsstrecke" gestoßen. Ich denke, diese Formel ist am besten geeignet, da es sich etwas schwer gestalten könnte, die Bewegung meiner Arme zu vermessen und den Winkel zu bestimmen...

Vielen Dank für Deine Hilfe, ich denke, ich komme jetzt endlich weiter (vorausgesetzt das Wetter spielt mit...)

Schöne Feiertage, Amina
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 25. Dez 2014 17:46    Titel: Antworten mit Zitat

Amina hat Folgendes geschrieben:
mit D=Federkonstante und s="dehnungsstrecke"

..damit berechnest du die Arbeit, die durch verrichtest, um die Feder zu dehnen. Das ist doch nicht dein Ziel, oder?
Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 25. Dez 2014 18:19    Titel: Antworten mit Zitat

Naja, um den Kite zu Lenken übe ich Zug auf die Leinen aus und ich habe die Leinen jeweils an einem Verbindungspunkt auseinander geknotet und ein Federkraftmesser dazwischen installiert. Daher müsste das doch ein und die selbe Arbeit sein... oder nicht? Die Leinen sind schließlich die einzige Verbindung zwischen mir und dem Kite.

Gruß, Amina
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 25. Dez 2014 18:49    Titel: Antworten mit Zitat

Die Kraft, mit der du anziehst, ist bei der Feder um beim Drachen die selbe. Die Arbeit ist, wie du ja oben schonmal geschrieben hast, Kraft mal Weg. Dass der Weg, um den die Feder in deinem Kraftmesser ausgelenkt wird, ein anderer ist als der des Drachens selbst ist ja offensichtlich. Somit ist dann auch die Arbeit eine andere.

[Man kann auch noch anderes sehen, dass diese Formel da nicht stimmen kann: Sobald sich die Kraft, mit der du anziehst, nicht mehr ändert und sich somit der Messwert der Federwaage nicht mehr ändert, wird die Feder nichtmehr weiter ausgelenkt und und würdest laut der Formel gar keine Arbeit mehr verrichten (was bezogen auf die Feder selbst auch stimmt, aber um den Drachen zu bewegen wird doch nochimmer Arbeit verrichtet)]

Kannst du einmal näher beschreiben, wie dein Versuchsaufbau aussieht. Was hast du getan und was hast du alles gemessen?
Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 25. Dez 2014 18:57    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, ich kann gerne genaueres beschreiben:

Während der Erntephase der Lenkdrachenanlage muss bei jeder Richtungsänderung des Flügels Leistung aufgebracht werden, da Zug auf die entsprechende Steuerleine ausgeübt werden muss. Im folgenden Versuch soll untersucht werden, wie groß der Verlust, durch die Lenkung im Vergleich zum Gewinn während der Erntephase ist.
Um das Verhältnis von Leistungsverlust und Leistungsgewinn zu untersuchen, wird ein Vierleiner-Sportkite (Toxic der Firma hq) verwendet. An den beiden Steuerleinen wird jeweils ein Federkraftmesser installiert. Anschließend wird der Kite gestartet und in einen gleichmäßigen Achtenflug vor dem Wind gebracht, indem abwechselnd Zug auf die beiden Steuerleinen ausgeübt wird. Die Zugkraft F, welche benötigt wird, um die Flugrichtung des Kites zu verändern wird an den Federkraftmessern abgelesen. Zusätzlich wird die Dauer t der Lenkung bestimmt.
In der Abbildung ist die Flugbahn des Kites dargestellt. Die Abschnitte, in denen ein Leistungsverlust vorliegt, sind rot markiert. Im grünen Bereich wird Leistung gewonnen. Die Abbildung ist nicht maßstabsgetreu.



BahnKite.png
 Beschreibung:
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 Angeschaut:  1715 mal

BahnKite.png


E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 25. Dez 2014 19:24    Titel: Antworten mit Zitat

Darunter kann ich mir mangels Kenntnissen von Lenkdrachen mal nicht viel vorstellen. Was mich mal interessiert:

1. Woher soll der "Leistung gewinnen"? (Außerdem würde ich eher schreiben Energie gewinnen, das ist dann pro Zeit auch Leistung, aber "Leistung gewinnen" klingt komisch.) Vom Wind?

2. Ist die Windrichtung normal zur Ebene der Achterschleife?

3. Hab' ich das richtig verstanden, wenn ich aus deinem Text lese, dass in den roten Bereichen von dir eine Kraft ausgeübt wird und in den grünen nicht?
Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 25. Dez 2014 19:34    Titel: Antworten mit Zitat

Also im Allgemeinen geht es ja um ein Methode der Energiegewinnung. Ziel ist es die Windenergie zu nutzen um Energie zu erzeugen. In den grünen Bereichen wird Energie erzeugt. Für die Lenkung wird Energie benötigt. Ich möchte anhand eines Sportkites dieses Verhältnis untersuchen. Man geht in der Theorie davon aus, das der Wind senkrecht auf die "Achter-Ebene" trifft.

http://www.enerkite.de/technologie <- hier kannst du dir das genaue Funktionsprinzip nochmal anschauen, falls es dich interessiert.
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 25. Dez 2014 20:24    Titel: Re: Umrechnung von Kraft in Leistung an einem Sportkite Antworten mit Zitat

Also, wie man das berechnet, wenn der Aufbau so wie in der verlinkten Internetseite ist, ist relativ einfach. Nämlich so:
Amina hat Folgendes geschrieben:


Kraft und Richtung der Bewegung sind parallel, man hat also kein Problem mit dem Winkel.
Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 25. Dez 2014 20:43    Titel: Antworten mit Zitat

Hm ich steh immer noch aufm Schlauch... Was muss ich denn dann für l einsetzen?
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 25. Dez 2014 20:49    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn man es so wie auf der Internetseite macht ist l die Strecke, die der Drache zurücklegt, wenn er zurückgezogen wird. Also die Länge des Seiles, das eingezogen wird. (F ist die Kraft, mit der das Seil zurückgezogen wird, und t die Zeit, die dafür benötigt wird)
Amina



Anmeldungsdatum: 24.12.2014
Beiträge: 7

Beitrag Amina Verfasst am: 25. Dez 2014 21:37    Titel: Antworten mit Zitat

Hey, Danke nochmal für deine Mühe!
Leider sieht mein System etwas anders aus, weil ich keine Seiltrommeln habe. Daher messe ich nicht die Rückholphase, sondern die Verluste durch die Lenkung während der Erntephase.

Ich habe aber inzwischen einen gescheiten Ansatz gefunden und weiß was ich für l einsetzten muss.

LG Amina
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