Kraft auf eine Kugel durch Sonnenstrahlung

feleci · Anmeldungsdatum: 25.10.2006 Beiträge: 3 Wohnort: Köln

Hallo alle miteinander,

ich habe leider ein Problem mit einer Aufgabe und hoffe das ihr mir helfen könnt:

Welche Kraft und Beschleunigung erfährt ein Kügelchen mit Radius 0,0010 mm und Dichte 2 g/cm³ vom Sonnenlicht im Vakuum bei völliger Absorption? Vergleichen Sie mit der Gewichtskraft ( g = 10 m/s² ). Wie weit käme das Kügelchen aus der Ruhe in 1min aufgrund der Kraft des Lcihts? ( Se (e ist der index von S) also Se=1,37kW/m²).

Vielen Dank schon mal!

mfg. feleci

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Was hast du dir denn selbst schon dazu überlegt? Weißt du schon, wie das Licht eine Kraft auf das Kügelchen übertragen kann? Hast du schon eine Idee, wie du anfangen könntest, auszurechnen, wie groß diese Kraft ist? Was weißt du sonst schon, was dir bei dieser Aufgabe helfen könnte?

feleci · Anmeldungsdatum: 25.10.2006 Beiträge: 3 Wohnort: Köln

Also ich suche ja F, a und s nach 1min.

Meine Überlegung war erstmal die Masse auszurechnen mit p ( dichte ) = m/V

m= p * 4/3 pi * r³
= 8/3 * 10^-21 g

und ich habe noch die Formel : W = Se * A * t

und A = 4 * pi * r²

damit komme ich auf die Energie, wie komme ich jetzt aber nach F=m*a auf F und a?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Da hast du schon einige nützliche Formeln beieinander smile

Du kennst nun schon die Strahlungsintensität des Sonnenlichtes S_e und kannst daraus berechnen, welche Energie W pro Zeit t auf der Querschnittsfläche eines Kügelchens auftrifft.

Was du nun noch brauchst, ist ein Zusammenhang zwischen dieser Energie und den Quanteneigenschaften der Lichtteilchen:

* Kennst du eine Formel dafür, wie die Energie eines Lichtteilchens mit seiner Frequenz zusammenhängt?

* Kennst du eine Formel dafpr, wie du den Impuls eines Lichtteilchens berechnen kannst?

* Kennst du einen Zusammenhang zwischen dem Impuls, der während einer Zeit t übertragen wird, und der Kraft, die damit verbunden ist?

feleci · Anmeldungsdatum: 25.10.2006 Beiträge: 3 Wohnort: Köln

also die erste Formel ist W=h*f und die für den Impuls p=h/lambda=W/c , die letzte für den Zusammenhang mit der Kraft ist mir leider nicht bekannt?

mfg. feleci

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Prima, dann hast du nun also schon alle Formeln, die du brauchst, um den Impuls ausrechnen zu können smile

Für den Zusammenhang zwischen wirkender Kraft F, übertragenem Impuls p und der Zeit t, während der die Kraft wirkt, gebe ich dir mal zwei Tipps, vielleicht hilft einer von beiden dir schon, diesen Zusammenhang zu finden:

* Das hat was mit dem sogenannten Kraftstoß zu tun. Findest du damit etwas in deinen Aufschrieben oder zum Beispiel mit einer Boardsuche hier im Forum?

* Schau dir mal die Einheiten von Kraft , Zeit und Impuls an, und vergleiche sie miteinander. Wie müsste eine Gleichung aussehen, die diese drei Größen miteinander verbindet, damit die Einheiten in dieser Gleichung stimmen?

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2903 Wohnort: München