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Zugkraft berechnen
 
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Nina1234
Gast





Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 10:19    Titel: Zugkraft berechnen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo, ich komme hier leider nicht weiter.
Wir haben eine Windgeschwindigkeit von 100 km/h. Der Wind geht horizontal über ein Flachdach, welches eine Fläche von 100m^2 hat. Und es st eine Dichte von Luft mit 1,25 kg/m^3 gegeben.Nun soll man die Zugkraft berechnen, die sich daraus ergibt.
Leider finde ich dazu keine Formel

Meine Ideen:
geg:
- v=27,78 m/s
- A = 100m^2
- \rho = 1,25 kg/m^3

ges:
Zugkraft
DrStupid



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Beitrag DrStupid Verfasst am: 27. Nov 2020 10:40    Titel: Antworten mit Zitat

Wie wäre es mit Bernoulli?
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 11:00    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde eventuell anfangen mit
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 11:01    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Wie wäre es mit Bernoulli?


Wenn ich für den Druck 482,33Pa habe, kann ich das dann mit der Fläche multiplizieren?
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 27. Nov 2020 11:08    Titel: Antworten mit Zitat

Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.

Zuletzt bearbeitet von Mathefix am 27. Nov 2020 11:15, insgesamt 2-mal bearbeitet
DrStupid



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Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 27. Nov 2020 11:13    Titel: Antworten mit Zitat

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich für den Druck 482,33Pa habe, kann ich das dann mit der Fläche multiplizieren?


Ja.
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
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Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 11:18    Titel: Antworten mit Zitat

Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 27. Nov 2020 11:26    Titel: Antworten mit Zitat

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?


Der normale Luftdruck beträgt 101,325 kPa. Der Druck unter dem Dach ist höher als darüber
Nina1234



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Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 11:32    Titel: Antworten mit Zitat

Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?


Der normale Luftdruck beträgt 1 bar bzw 101,325 kPa. Der Druck unter dem Dach ist höher als darüber


Ich stehe gerade leider komplett auf dem Schlauch
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 27. Nov 2020 12:01    Titel: Antworten mit Zitat

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?


Der normale Luftdruck beträgt 1 bar bzw 101,325 kPa. Der Druck unter dem Dach ist höher als darüber


Ich stehe gerade leider komplett auf dem Schlauch


Stell doch die Bernoulli Gleichung auf:

Unter dem Dach
p_1 = normaler Luftdruck
v_1 = 0
Über dem Dach
p_2
v_2 = gegeben

Delta p = p_1 - p_2 = ...

F = Delta p x Fläche
Nina1234



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Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 12:13    Titel: Antworten mit Zitat

Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?


Der normale Luftdruck beträgt 1 bar bzw 101,325 kPa. Der Druck unter dem Dach ist höher als darüber


Ich stehe gerade leider komplett auf dem Schlauch


Stell doch die Bernoulli Gleichung auf:

Unter dem Dach
p_1 = normaler Luftdruck
v_1 = 0
Über dem Dach
p_2
v_2 = gegeben

Delta p = p_1 - p_2 = ...

F = Delta p x Fläche


Aber wie komme ich auf p_2? Mir ist bewusst, dass p=F/A. Aber hier kann ich doch kein F berechnen
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 27. Nov 2020 12:26    Titel: Antworten mit Zitat

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?


Der normale Luftdruck beträgt 1 bar bzw 101,325 kPa. Der Druck unter dem Dach ist höher als darüber


Ich stehe gerade leider komplett auf dem Schlauch


Stell doch die Bernoulli Gleichung auf:

Unter dem Dach
p_1 = normaler Luftdruck
v_1 = 0
Über dem Dach
p_2
v_2 = gegeben

Delta p = p_1 - p_2 = ...

F = Delta p x Fläche


Aber wie komme ich auf p_2? Mir ist bewusst, dass p=F/A. Aber hier kann ich doch kein F berechnen


Stell doch Bernoulli einfach nach p_2 um.
p_2 = p_1 -....
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 12:39    Titel: Antworten mit Zitat

Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Unter dem Dach herrscht normaler Luftdruck und Windgeschwindigkeit = 0. Druckdifferenz mit Bernoulli berechnen. Zugkraft = Druckdifferenz x Fläche.


Aber ich habe doch nicht alles in der Aufgabe gegeben oder übersehe ich etwas?


Der normale Luftdruck beträgt 1 bar bzw 101,325 kPa. Der Druck unter dem Dach ist höher als darüber


Ich stehe gerade leider komplett auf dem Schlauch


Stell doch die Bernoulli Gleichung auf:

Unter dem Dach
p_1 = normaler Luftdruck
v_1 = 0
Über dem Dach
p_2
v_2 = gegeben

Delta p = p_1 - p_2 = ...

F = Delta p x Fläche


Aber wie komme ich auf p_2? Mir ist bewusst, dass p=F/A. Aber hier kann ich doch kein F berechnen


Stell doch Bernoulli einfach nach p_2 um.
p_2 = p_1 -....


Naja wenn ich nach p_2 umstelle habe ich Aber wie hilft mir das?
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5860
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Beitrag Mathefix Verfasst am: 27. Nov 2020 13:09    Titel: Antworten mit Zitat

Schreib doch einfach mal die komplette Bernoulli-Gleichung hin und stelle sie dann nach p_2 um.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 27. Nov 2020 13:20    Titel: Antworten mit Zitat

Relevant (und bis auf Rundungsdifferenz bereits richtig berechnet) ist die Druckdifferenz . Nach dieser Druckdifferenz kann auch auch aufgelöst werden. Dabei ist p2 der Druck über dem Dach, und p1 der Druck im Hausinnern, wo v=0. Beide können nicht berechnet werden ohne weitere Angaben, wohl aber die Druckdifferenz.

Zuletzt bearbeitet von Myon am 27. Nov 2020 13:25, insgesamt einmal bearbeitet
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 13:23    Titel: Antworten mit Zitat

Entschuldigen Sie wenn ich mich gerade etwas doof anstelle. Aber wenn ich die Bernoulli-Gleichung mit
habe, wie soll ich dann da zu einem p_2 umstellen und was genau bringt mir das für die Lösung ?
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 27. Nov 2020 13:34    Titel: Antworten mit Zitat

Eigentlich hast Du ja bereits alles, Du brauchst die berechnete Druckdifferenz nur mit der Dachfläche zu multiplizieren, wie schon gesagt.

Zur Verwirrung mit den Drücken:

Aus



folgt ja



Die Höhendifferenz h2-h1 ist völlig vernachlässigbar, und v1=0. Somit



was Du betragsmässig berechnet hast.
Relevant ist nur der (in dieser Vorzeichenwahl negative) Druckunterschied, denn p1 drückt von unten gegen das Dach, p2 von oben.
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich dann die Geschwindigkeit und die Dichte einsetze bei der Druckdifferenz dann komme ich auf -482,33 N/m^2. Aber wie kann ich denn einen negativen Druck haben. Ich würde das ja dann mit der Fläche multiplizieren und käme ja dann auf eine negative Kraft
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5860
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 27. Nov 2020 13:52    Titel: Antworten mit Zitat

Myon hat Folgendes geschrieben:
Eigentlich hast Du ja bereits alles, Du brauchst die berechnete Druckdifferenz nur mit der Dachfläche zu multiplizieren, wie schon gesagt.

Zur Verwirrung mit den Drücken:

Aus



folgt ja



Die Höhendifferenz h2-h1 ist völlig vernachlässigbar, und v1=0. Somit



was Du betragsmässig berechnet hast.
Relevant ist nur der (in dieser Vorzeichenwahl negative) Druckunterschied, denn p1 drückt von unten gegen das Dach, p2 von oben.


@Myon
Du hast sie erlöst. In ihrer Rechnung hatte sie unbewusst die Druckdifferenz und nicht den Druck berechnet. Da wollte ich sie hinführen und Verständnis der Bernoulli-Glchg. vermitteln.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 27. Nov 2020 14:01    Titel: Antworten mit Zitat

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Aber wie kann ich denn einen negativen Druck haben.


Du hast keinen negativen Druck, sondern eine negative Druckdifferenz.

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Ich würde das ja dann mit der Fläche multiplizieren und käme ja dann auf eine negative Kraft


Auch das ist eine Differenz. Die Luft drückt von unten und von oben auf das Dach. Weil der Druck unten stärker ist, ist die Gesamtkraft, mit der das Dach nach unten gedrückt wird, negativ. Die Gesamtkraft, mit der es nach oben gedrückt wird, ist positiv. Das Vorzeichen ist hier einfach eine Frage der Konvention. Da nach der nach oben wirkenden Kraft gefragt wird, muss es positiv sein.
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 14:03    Titel: Antworten mit Zitat

Ist der Wert von 482,33 denn richtig? Muss ich hier den negativen oder positiven Wert mit der Fläche multiplizieren?
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 27. Nov 2020 15:08    Titel: Antworten mit Zitat

Nina1234 hat Folgendes geschrieben:
Ist der Wert von 482,33 denn richtig? Muss ich hier den negativen oder positiven Wert mit der Fläche multiplizieren?

Der Wert ist auf jeden Fall betragsmässig richtig, das Vorzeichen hängt davon ab, ob der Wert nun p1-p2 oder p2-p1 sein soll.
Entscheidend ist, dass p1>p2, es wirkt also eine Nettokraft nach oben.
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 15:30    Titel: Antworten mit Zitat

Also positiv? Bei mir haperts gerade.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 27. Nov 2020 15:39    Titel: Antworten mit Zitat

Da nach der „Zugkraft“ gefragt ist, würde ich als Resultat eine positive Kraft angeben. Falls Du eine Skizze anfügst, muss die Kraft dann auch entsprechend eingezeichnet werden, d.h. nach oben.
Nina1234



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 33

Beitrag Nina1234 Verfasst am: 27. Nov 2020 16:08    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank!
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