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Physikaufgabe?

Schüler Gesamtschule, 10. Klassenstufe

Tags: Physik

maria-nobody aktiv_icon

19:45 Uhr, 29.06.2014

Hallo!
Und zwar schreibe ich in einigen Tagen eine Physikarbeit und habe da knapp

20

Arbeitsblätter mit je mind 5 Aufgaben, manchmal auch

8 &

die kann ich unmöglich alle lösen.. vorallem weil ich nicht so gut in Physik bin. Dennnoch habe ich schon einiges hinbekommen, aber 3 Aufgaben sind für mich komplett und verständlich und ich würde wirklich dankbar sein, wenn mir sie jemand erklären könnte, weil es mir sehr wichtig ist ne gute Note zu schreiben, da ja bald Zeugnisabgabe ist und ich auf

,5

stehe und gerne die 2 schaffen würde.

Nr.1 Auf einem Flugzeugträger wird auf

270 m

Weg ein Flugzeug aus

150 \frac{m}{s}

beschleunigt.

a .)

Die wievielfache Erdbeschleunigung muss der Pilotaushalten?

b .)

Mit welcher Kraft wird er dabei in den Sitz gedrückt?

Welche Formeln muss man anwenden? Lösungsvorschlag? .. ich habe wirklich keine Ahnung..

: (

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."

Christian09 aktiv_icon

20:40 Uhr, 29.06.2014

Kraft = Masse mal Beschleunigung

F = m \cdot a

Das ist die Grundgleichung der Mechanik, das zweite Newton´sche Axiom!

Außerdem gilt:

Geschwindigkeit ist gleich der Beschleunigung mal der Zeit

v = a \cdot t

Außerdem:

Die Strecke ergibt sich aus der Geschwindigkeit mal der Zeit! Fährst du eine bestimmt Zeit lang eine Geschwindigkeit, so hast du eine bestimmte Distanz zurückgelegt.

s = v \cdot t

Du hast gegeben die Geschwindigkeit und die Strecke, daraus kannst du die Zeit berechnen, die das Flugzeug beschleunigt wird und dadurch erhälst du deine Beschleunigung. Diese kannst du dann zur Erdbeschleunigung in Relation setzen!

Die Beschleunigung brauchst du auch für die erste genannte Gleichung. Als Masse würde ich einen

80

kg schweren Piloten annehmen!

Bei meinen Rechnungen nehme ich an, dass es sich um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung handelt!

Heinzmann aktiv_icon

20:57 Uhr, 29.06.2014

Hallo Maria ,
gegeben

: s = 270 m, v = 150 \frac{m}{s}!!

v = \frac{s}{t}

umstellen nach

t

und die Zeit ausrechnen

. t = 270 \frac{m}{150} \frac{m}{s} = 1,8 s

.
Dann

v = a \cdot t

nach a umstellen

- - - \to a = \frac{v}{t} = 150 \frac{m}{s} / 1,8 s =

83,3m/s² !

G = \frac{a}{9,81} = \frac{83,3}{9,81} = 8,5!!

Der Pilot muss das

8,5

fache aushalten

!!

Bei Fragen melden .

Christian09 aktiv_icon

21:06 Uhr, 29.06.2014

Und warum glaubst du versteht sie es besser, wenn du alles zusammengefügt hast und das Ergebnis präsentierst?

Außerdem fehlt noch die Kraft!

maria-nobody aktiv_icon

21:33 Uhr, 29.06.2014

und die

b .)

Christian09 aktiv_icon

21:41 Uhr, 29.06.2014

Die Lösung steht in meinem Beitrag! Wenn du diesen verstehst, dann kannst du diesen nutzen! Wenn nicht, dann frage!

maria-nobody aktiv_icon

21:49 Uhr, 29.06.2014

Wir haben aber keine Masse gegeben.. wie kommen Sie dann auf 80kg??? Woher soll ICH das wissen?

. .

Christian09 aktiv_icon

21:52 Uhr, 29.06.2014

Das nehme ich als Durchschnittsgewicht für nen Jetpiloten an!

anonymous

22:20 Uhr, 29.06.2014

Hallo
Lieber Christian, lieber Heinzmann, tsz, tsz, tsz...

Liebe Maria,
lass dich nicht zu sehr verwirren. Die Vorredner nennen die Formel:

s = v \cdot t

Das gilt natürlich nur für Vorgänge mit konstanter Geschwindigkeit.

Wir haben hier aber einen beschleunigten Vorgang. Das Flugzeug wird ja aus dem Stand auf die genannte Geschwindigkeit

150 \frac{m}{s}

beschleunigt.
Für (gleichmäßig) beschleunigte Vorgänge gilt bekanntermaßen:

s = \frac{a}{2} \cdot t^{2}

Richtig empfohlen ist aber die Formel:

v = a \cdot t

Na, jetzt schaffst du es sicherlich alleine, aus diesen beiden Tips (Formeln) eine Formel zu erstellen, die zur Lösung dieser Aufgabe passt.
Viel Erfolg!

maria-nobody aktiv_icon

22:27 Uhr, 29.06.2014

Stimmt das was der Typ davor geschrieben hat überhaupt, weil bei mir kommt folgendes raus:

s =,05 \cdot v \cdot t I \cdot 2

2 s = v \cdot t I : v

2 \frac{s}{v} = t

t = 3,6 s

\frac{v}{t} = a

- \to a = 41,6

m/s²
(41,6m/s²

\frac{)}{}

9,81m/s²

= 4,25

A :

Der Pilot muss die

4,25

fache Erdbeschleunigung aushalten.

Christian09 aktiv_icon

23:05 Uhr, 29.06.2014

Richtig cositan, das Weg-Zeit Gesetz aus der Ruhe heraus beschleunigter Bewegungen lautet:

s (t) = \frac{1}{2} \cdot a \cdot t^{2}

Die Strecke und die Geschwindigkeit sind bekannt, die Beschleunigung nicht, ebenso die Zeit nicht!

\Rightarrow a = 2 \frac{s}{t^{2}}

Wir wissen:

v = a \cdot t

\Rightarrow a = \frac{v}{t}

Setzen wir also ein:

\frac{v}{t} = 2 \frac{s}{t^{2}}

\Rightarrow \frac{v \cdot t^{2}}{t} = 2 s

\Rightarrow v \cdot t = 2 s

\Rightarrow t = 2 \frac{s}{v}

Jetzt kannst du einsetzen und erhälst die Zeit:

t = 2 \cdot 270 \frac{m}{150 \frac{m}{s}} = 3,6 s

s

wie Sekunden!

Das wiederum kannst du nun einsetzen in:

a = \frac{v}{t}

\Rightarrow a = \frac{150 \frac{m}{s}}{3,6} s

\Rightarrow a = 150 \frac{m}{s} \cdot \frac{1}{3,6} \cdot \frac{1}{s}

\Rightarrow a = \frac{125}{3} \frac{m}{s^{2}}

Also ungefähr

41,7 \frac{m}{s^{2}}!

Nun kannst du das in Relation setzen und für die Grundgleichung der Mechanik ebenfalls einsetzen. Welches Gewicht du nimmst ist deine Sache,

80

kg halte ich für den realistischen Durchschnitt!

Mit deinen Ergebnissen verglichen ist deine Lösung richtig! Das

4,24

fache stimmt auch!

Fehlt nur noch die Kraft!

Christian09 aktiv_icon

23:15 Uhr, 29.06.2014

Und sry, dass ich dir missverständlich die gleichmässige Bewegung und nicht die gleichmäßig beschleunigte Bewegung genannt hatte ;-)! Aber da du damit ja noch nicht gearbeitet hast, wars ja halb so wild!

maria-nobody aktiv_icon

23:25 Uhr, 29.06.2014

dann stimmt ja das was ich gesagt habe:-D)

Christian09 aktiv_icon

23:26 Uhr, 29.06.2014

Ja, alles korrekt ;-) (mache es gerne mal ausführlich, wenn ich rechne)

Und, Kraft schon berechnet?

maria-nobody aktiv_icon

23:29 Uhr, 29.06.2014

F =

m*4,25m/s²*9,81m/s²

F = m \cdot 41,7 \frac{m}{s}

A :

Er wird dabei mit der

41,7 -

fachen Kraft seines Gewichts in den Sitz gedrückt. Das ewntspricht bei 80kg

= 3335,4 N

maria-nobody aktiv_icon

23:37 Uhr, 29.06.2014

Stimmt das so? :

Nr.2a.) beim Abbrennen einer Spielzeugrakete werden in

5 s

etwa

10 g

Substanz ausgestoßen und die SChubkraft

1,0 N

gemessen.
Wie schnell strömen die Gase aus?

b .)

Aus der 1. Stufe einer Rakete strömen GAse mit 4,6km/s aus und erzeugen die Schubkraft

{3,510}^{7} N

während

2,5 min

.
Wie groß ist die Masse der ausgestoßenen Gase?

a .)

geg:

t = 5,0 s m =

0,01kg

F = 1 N

ges:

v

Rechnung:

F = m \cdot a

1 N =

0,01kg*a I : 0,01kg

a =

100M/s²

v = a \cdot t

v =

100m/s²

\cdot 5 s

= 500m/s²

Antwort : Sie strömen mit

500 \frac{m}{s}

aus.

b .)

Moment! Können Sie solange die a kontrollieren??

maria-nobody aktiv_icon

23:38 Uhr, 29.06.2014

Stimmt das so? :

Nr.2a.) beim Abbrennen einer Spielzeugrakete werden in

5 s

etwa

10 g

Substanz ausgestoßen und die SChubkraft

1,0 N

gemessen.
Wie schnell strömen die Gase aus?

b .)

Aus der 1. Stufe einer Rakete strömen GAse mit 4,6km/s aus und erzeugen die Schubkraft

{3,510}^{7} N

während

2,5 min

.
Wie groß ist die Masse der ausgestoßenen Gase?

a .)

geg:

t = 5,0 s m =

0,01kg

F = 1 N

ges:

v

Rechnung:

F = m \cdot a

1 N =

0,01kg*a I : 0,01kg

a =

100M/s²

v = a \cdot t

v =

100m/s²

\cdot 5 s

= 500m/s²

Antwort : Sie strömen mit

500 \frac{m}{s}

aus.

b .)

Moment! Können Sie solange die a kontrollieren??

Christian09 aktiv_icon

23:46 Uhr, 29.06.2014

Also erst einmal zu der Kraft. Es wird nicht das x-fache der Erdbeschleunigung eingesetzt, um die Kraft zu berechnen. Du kämst zwar wieder auf das gleiche hinaus, allerdings kannst du auch direkt die Beschleunigung nehmen, die du für die Bewegung berechnet hast. Also: wie du zum Schluß richtig gesagt hast

41,7 \frac{m}{s^{2}}

Achtung, auf die Einheit der Beschleunigung.

So und nun dennoch ein paar Korrekturen:

Das

4,25

fache hat keine Einheit, sondern ist lediglich ein Faktor. Kannst ja mal die Einheiten verrechnen, was du rausbekommst.

Achtung: Es sind

41,7 \frac{m}{s^{2}}

Ok Rechnung also:

F = 80

\cdot 41,7 \frac{m}{s^{2}} = 80 \cdot 41,7 \cdot (m \cdot

kg)/

s^{2} = 3336 N

Christian09 aktiv_icon

23:50 Uhr, 29.06.2014

Aufgabenteil

a)

ist korrekt. Kürze bitte bereits im Ergebnis der Rechnung die Sekunde raus. Ansonsten ist es natürlich richtig, was du gemacht hast! Und du darfst mich Duzen ;-)! Also schreib ruhig "du"!

maria-nobody aktiv_icon

23:56 Uhr, 29.06.2014

okei!

zur

b .)

geg:

v = 4600 \frac{m}{s} F = 3,4 \cdot 10^{7} N t =

2,5min entspricht

150 s

ges:

m

Rechnung:

\frac{v}{t} = a

4600 \frac{m}{s} / 150 s =

30,6m/s²

F = m \cdot a

\frac{F}{a} = m

3,4 \cdot 10^{7} N :

30,6m/s²

= 1108,7 t

Antwort: Es erden

1108,7 t

ausgestoßen.

Christian09 aktiv_icon

00:08 Uhr, 30.06.2014

Die Rechnung ist richtig, das Ergebnis ungenau. Ich habe

1144,46 t!

Das kommt dadurch zustande, dass du eine andere Zahl für die Kraft eingesetzt hast, als du mir oben in der Aufgabe angegeben hast. (Außerdem habe ich mit der Speicherfunktion des Taschenrechners weitergerechnet). Sonst ist aber alles ok!

Wenn alles durch ist in dem Thread bitte schließen und bewerten ;-) - Danke!

maria-nobody aktiv_icon

00:19 Uhr, 30.06.2014

Upps da hab ich mich beim Abtippen, vertippt! Entschuldige!
Noch eine letzte Aufgabe:-D) Ich weiß es ist schon spät, aber ich muss wissen, ob das so stimmt!

Hier die Frage:
Nr.3 Ein Mensch (80kg) befindet sich am Äquator.

a .)

Wie groß ist die Zentripentalkraft Fz, die nötig ist, damit er die Rotation der Erde mitmacht?

b .)

Wie groß ist die Umlaufdauer?

Verwende: Erdradius:

R =

6370km Erdmasse

M

=5,976*10^24kg
Gravitationskonstante

G = 6,672 \cdot 10^{- 11} \cdot

m³/kg*s²

Lösungsweg im Anhang!

PS: Werd ich anschließend machen!
*beträgt

maria-nobody aktiv_icon

00:24 Uhr, 30.06.2014

b .)

Die Umlaufdauer eines Menschen am Äquator beträgt

T = 1 d

bzw

86400 s

.

Oder braucht man da zwingend ne Rechnung??

Christian09 aktiv_icon

00:44 Uhr, 30.06.2014

Also die Länge des Weges ist

2 \cdot π \cdot r

wie du richtig sagst, damit die Strecke.

Die Umlaufzeit habe ich mal von Wikipedia genommen:

23 h 56 min 4,1 s

Das macht

86164,1 s!

Damit haben wir für die Geschwindigkeit:

v = \frac{s}{t}

\Rightarrow v = \frac{2 \cdot π \cdot 6370000 m}{86164,1 s}

\Rightarrow v = 464,51 \frac{m}{s}

Das setzen wir dann in

F = \frac{m \cdot v^{2}}{r}

ein!

Und erhalten damit:

F = 80

\cdot {(464,51 \frac{m}{s})}^{2} : 6370000 m

F = 2,71 N

Christian09 aktiv_icon

00:48 Uhr, 30.06.2014

Also ich persönlich wüsste nicht woraus ich die Umlaufzeit erschließen sollte, wenn ich nur die Angaben nehme, also habe ich bei Wikipedia nachgeschaut!

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