Arbeit und Energie

Aufrufe: 668     Aktiv: 25.11.2021 um 14:09
0
Wöchentlich grüße ich euch.
Folgende Aufgabenstellung:

Zur a)
Eine Wattsekunde entspricht 1 Joule. Da die Lokomotive lineare beschleunigt, entspricht doch das Integral von [0,10] die gesamte Energie, oder?
Mit hilfe der Formel \(E_{\text{kin}}=\dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\), wobei  \(E_{\text{kin}}=\int\limits_0^{10} 100000x\) und \(m=100000 \, kg\) gilt, kann ich dann \(v\) bestimmen. Denkfehler?

Edit: Habe die Strecke vergessen, daher: Nach dem oberen Vorgehen gilt \(v=10\) und somit komme ich nach 10 Sekunden auf 100 Meter.

Zur b)
Selbes Spiel nur, dass \(m=100 \, t + 10 \cdot 60 \, t\) gilt.

Edit: Wir besitzen \(m=700 \, t \text{ und }v=10 \, m/s\).
(i) Wir erreichen eine Geschwindigkeit von \(\approx 3,78 \, m/s\).
(ii) Wenn wir die selbe Geschwindigkeit erreichen wollen benötigen wir \(\dfrac{1}{2} \cdot 700.000 \cdot 100 = 35.000.000\) Joule (welches die gesamte Energie ist, oder?), daher muss der Lokführer von 0 kW zu 3500 kW regeln.
Diese Frage melden
gefragt

Punkte: 31

 
Kommentar schreiben
1 Antwort
1
Hi,
ist alles Richtig. Da Energie und Arbeit die gleiche Einheit (Joule) haben passt das, du musst dir nur gedanken über die zurückgelegte Strecke machen bei a), sollten da Fragen entstehen melde dich einfach.
Ich habe das jetzt nicht in den Taschenrechner eingetippt grob überschlagen im Kopf passt das.

Viel erfolg beim Lernen.
Diese Antwort melden
geantwortet

Punkte: 765

 
Stimmt der zurückgelegte Weg mit 100 Meter oder war dies ein Denkfehler?   ─   kowawo 24.11.2021 um 17:41
Wie bist du dadrauf gekommen?   ─   gordonshumway 24.11.2021 um 20:03
\(E_\text{kin} = \dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 \Rightarrow v = \sqrt{\dfrac{2 \cdot E_\text{kin}}{m}} = \sqrt{\dfrac{2 \cdot \int\limits_0^{10} 100000x}{100000}}=\sqrt{\dfrac{2 \cdot 100000 \cdot 50}{100000}} = 10 \)
und dadurch
\( s=v \cdot t =10 \, m/s \cdot 10 \, s = 100 \, m \)   ─   kowawo 24.11.2021 um 20:15
Netter Versuch, ich würde die Allgemeine Bewegungsgleichung benutzen aus dem einfachen Grund, da eine Beschleunigung vor liegt, die Lokomotive hat ja eine Startgeschwindigkeit von \(0\frac{m}{s}\). Bei deiner Rechnung fährt die Lokomotive 🚂 konstant mit \(10\frac{m}{s}\) oder nicht?
(Da ich in der Schule Physik nie verstanden habe, habe ich mich nie getraut das zu studieren. Ich bin in den Ingenieurwissenschaft gelandet und nun, versuche ich einem Physikstudenten Mechanik zu erklären 😛 )   ─   gordonshumway 24.11.2021 um 20:33
*Informatikstudenten (Anwendungsgebiet habe ich mich für Physik entschieden, weil ich dachte das kann nicht schwerer als LA, Ana werden...) - Physik allein würde ich mir niemals trauen :D

Jetzt, wo du es sagst, macht das Sinn, aber jetzt folgende Fragen. Die allgemeine Bewegungsgleichung ist \( s=\dfrac{1}{2}a \cdot t^2 + v_0 \cdot t + s_0 \).
\(v_0\) und \(s_0\) ist jeweils \(0\) (am Anfang). Wie komme ich dann auf \(a\)? Mit Hilfe von \(v=a \cdot t\)?
Ist das berechnete \(v=10 \, m / s\) dann die die Endgeschwindigkeit nach \(10 \, s\) und somit \(10 \, m = a \cdot 10 \, s\) - naja, dann komme ich auf die selbe Strecke, also macht das auch kein Sinn.

Edit: Ich hatte in Physik übrigens eine 1...Schande über mich.   ─   kowawo 24.11.2021 um 21:02
stell mal \( v = a \cdot t\) nach a um und setzt es mal ein in die von dir erwähnte Bewegungsgleichung ein. Das \(t^{2}\) wird ja zu t, mit \(v_{o}\) und \(s_{o}\) gleich Null fällt das alles weg. Folgende Gleichung kommt raus \(s= \frac{1}{2}\cdot v\cdot t\). Wenn ich da jetzt die Werte einsetze kommt \(s= \frac{1}{2}\cdot 10 \frac{m}{s}\cdot 10s =50m\) raus, du hast wohl die \(\frac{1}{2}\) vergessen.

Das ist nicht schlimm mit deiner Physiknote, ich habe erlebt wie ein Student mit einem NC von 1,2(Abitur) und Mathe LK, an der Uni an der Schulmathematik gescheitert ist.

Mein aktueller Endgegner ist Python, ich komme damit nicht klar.   ─   gordonshumway 24.11.2021 um 21:37
Manchmal ärger ich mich, dass mir sowas offensichtliches nicht auffällt. Danke dafür!

Mathematik ist ein zweischneidiges Schwert. Schulmathematik ist nicht erwähnenswert, aber manchmal verzweifelte ich in der Uni. Besonders Numerik war mein Problem (oder Teilgebiete von Lineare Algebra II). Theoretische Physik klappt bis Dato ganz gut. Irgendwo hat jeder seine Probleme :D

Wenn du Hilfe benötigst in Python, einfach melden. Bin zwar kein Senior-Entwickler, aber programmiere schon 2,5 Jahren mit Python.   ─   kowawo 24.11.2021 um 21:48
Ich werde mich melden wenn ich hilfe bei Python brauche, ich muss immer Physikaufgaben mit hilfe von Python berechnen und Abgeben. Bis jetzt sind das immer nur if anweisungen und Gleichungen aufstellen abgefragt worden und das ein oder andere Diagramm.   ─   gordonshumway 25.11.2021 um 14:09

Kommentar schreiben