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Verschiedene Mechanikaufgaben
 
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MG22



Anmeldungsdatum: 23.04.2022
Beiträge: 1

Beitrag MG22 Verfasst am: 23. Apr 2022 14:19    Titel: Verschiedene Mechanikaufgaben Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich habe wenig Physik Erfahrung und Scheite schon an so einfachen Fragen.
Ich bin im 2.tem Semester und mein Abschluss schon über 10 Jahre her.
Kann mir da jemand helfen. evtl auch ein Hinweis oder Ansatz wie ich vorangehen sollte.
Ich wäre den jenigen sehr Dankbar.

Aufgabe 1: Parabelflug
Um Experimente und Training in Schwerelosigkeit betreiben zu k ?onnen, ohne dafür ins Weltall fliegen zu
m ?ussen, werden sogenannte Parabelflüge durchgeführt. Dazu fliegt z.B. ein Airbus A 300 der ESA entlang
einer Wurfparabel. Das Flugzeug gelangt in einer H ?ohe von 7500 m, einer Geschwindigkeit von 660 km
h und
einem Anstellwinkel von 47? auf die Bahn der Wurfparabel. Das Flugzeug verl ?asst die Bahn der Wurfparabel,
wenn es die Anfangshöhe wieder erreicht hat. W ?ahrend des Fluges entlang der Wurfparabel herrscht im
Flugzeug Schwerelosigkeit.

1. Welche Strecke ?uber dem Boden legt das Flugzeug w ?ahrend der Schwerelosigkeit
zurück?
2. Wie lange dauert die Schwerelosigkeit?
3. Welche maximale Flughöhe erreicht das Flugzeug?

Aufgabe 2: Windkraftanlage
In einer Windkraftanlage wird kinetische Energie der Luft in elektrische Energie umgewandelt.
1. Leiten Sie eine Formel her, die die maximale Leistung P einer Windkraftanlage mit
einer Rotorfläche A bei einer Windgeschwindigkeit v und Luftdichte ? angibt.
Hinweis: Berechnen Sie die kinetische Energie einer Luftmasse, die in einer bestimmten
Zeit auf die Rotorfläche der Windkraftanlage trifft.
2. Was bedeutet eine Verdoppelung der Windgeschwindigkeit f ?ur die Leistung?

Aufgabe 3: Radwechsel
Die Radmuttern an den R ?adern Ihres Autos sind mit einem Drehmoment von 120 Nm festgezogen. Wie
lang muss der Griff des Radmutternschlüssels mindestens sein, damit Sie bei einem Gewicht von 59 kg
die Radmuttern durch Draufsteigen auf das Ende des Schlüssels l ?osen k ?onnen und wie muss der Schlüssel
angesetzt werden?

Aufgabe 4: Rutschen auf Eis
Welchen Winkel gegen ?uber der Horizontalen darf eine vereiste Fläche haben, damit man nicht rutschend
darauf stehen kann?
Der Haftreibungkoeffizient zwischen dem Eis und dem Gummi der Schuhsohle sei 0,2.

Aufgabe 5: Auffahrunfall
Ein LKW (38 t) f ?ahrt mit 80 km/h ungebremst auf ein Stauende. Das Heck des hinten stehenden PKW (1,5 t)
wird zusammengedr ?uckt. LKW und PWK verkeilen sich und bewegen sich gemeinsam auf das n ?achste Auto
zu.
1. Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich die beiden verkeilten Fahrzeuge auf den
zweiten PKW zu?
2. Nehmen wir an, dass das Auto bei dem Aufprall auf einer Strecke von 1 m beschleunigt
wird. Wie groß ist die Beschleunigung?
3. Das Wievielfache der Erdbeschleunigung ist das?
4. Fr ?uher hatten Autos keine Nackenstütze. Welche Kraft wirkt auf den Hals beim Auf-
prall? Der Kopf habe ein Gewicht von 6 kg.
5. Was f ?ur eine Masse hat eine gleichgroße Gewichtskraft?

Meine Ideen:
Wurfparabelgleichung y=v0y x/v0x - 1/2g (x/voX)^2
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 4926

Beitrag Myon Verfasst am: 23. Apr 2022 14:41    Titel: Antworten mit Zitat

Willkommen in diesem Forum

Es empfiehlt sich, pro Aufgabe ein Thema zu eröffnen, da es sonst unübersichtlich wird.

Zur ersten Aufgabe: Das Flugzeug beginnt eine Parabelbahn bei einer Höhe mit Winkel und . Ab diesem Punkt erfolgt nur eine Beschleunigung mit g nach unten.
Bei hat das Flugzeug die Geschwindigkeitskomponenten



Damit kannst Du schon einmal Frage 3 beantworten: aus der Energieerhaltung folgt der höchste Punkt, der erreicht wird (wie bei einem Stein, der mit der Geschwindigkeit nach oben geworfen wird).
Die Zeit bis zum Höchsten Punkt folgt einfach aus der Beziehung



Bis zum Endpunkt der Parabel verstreicht das Doppelte dieser Zeit (Frage 2).
Die über dem Boden zurückgelegte Strecke (Frage 1) erhälst Du mit der konstanten horizontalen Geschwindigkeitskomponente und der in Frage 2 berechneten Zeit.
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5281

Beitrag Mathefix Verfasst am: 23. Apr 2022 15:24    Titel: Antworten mit Zitat

zu Aufgabe 2.1)

Leistung Winkraftanlage

P = Leistung (E aus Änderung kinetischer Energie, I aus Impulsänderung)
= Differenz Impulsänderung = Kraft zwischen Anström- und Abströmseite des Rotors
= Windgeschwindigkeit vor dem Rotor
= Windgeschwindigkeit hinter dem Rotor
v = Windgeschwindigkeit im Rotor
A = vom Rotor überstrichene Fläche
= Dichte Luft
= Massenstrom
= Leistungskoeffizient

Energieänderung



Impulsänderung



Konstanter Luftstrom:





























Von der anströmendenden Windleistung werden maximal 59,3 % in mechanische Leistung umgewandelt.

2/3 der anströmenden Luft fliessen durch den Rotor, 1/3 fliesst wegen des Staudrucks an dem Rotor vorbei. Von der durchliessenden Luft werden 8/9 in Leistung umgesetzt.

zu Aufgabe 2.2)





zu Aufgabe 4)

Gleichgewichtsbedingung: Hangabtriebskraft F_H = Haftreibungskraft F_R

Haftreibungskraft = Normalkraft F_N * Haftreibungskoeffizient mü

















Zuletzt bearbeitet von Mathefix am 23. Apr 2022 22:34, insgesamt 3-mal bearbeitet
MG22#



Anmeldungsdatum: 23.04.2022
Beiträge: 6

Beitrag MG22# Verfasst am: 23. Apr 2022 18:10    Titel: Danke Antworten mit Zitat

Danke, die Hinweise haben mir sehr geholfen, ein paar der Aufgaben zu lösen.
Das nächste mal trenne ich die Aufgaben. :-)

Vielen Dank an Myon und Mathefix

Willkommen im Physikerboard!
Du bist nun zweimal angemeldet, MG22 wird daher demnächst gelöscht.
Viele Grüße
Steffen
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