Physik Probleme

[CaptainSJ]

Vielleicht gibts unter euch Trekkies ja einen Physik-Könner.

Folgende Fragen habe ich nämlich (hat auch ein bisschen was mit StarTrek zu tun ) :

1. Bei der Kernfusion muss Deuterium-Gas (einatomig, rel. Atommasse 2) auf etwa 100 Mio. Kelvin aufgeheizt werden. Um welchen Betrag ändert sich dabei im Mittel die Masse der Deuterium-Atome?

2. Ein Wagen (Masse 1 Tonne) rollt 100 m auf einer abschüssigen Strecke (Gefälle 5 %) herunter und kommt auf einer anschließenden ebenen Strecke nach 50 m zum Stehen. Wie groß war die (als konstant angenommene) Reibungskraft während des Vorganges? Wie groß war die maximale Geschwindigkeit?


Vielleicht könnt ihr mir ja helfen. Schreibe nämlich am Montag eine Physik Klausur an der Uni.
So ein Mist, dass man für ein E-Technik-Studium auch noch Physik machen muss.

[Vandenberg]

Also:

Der Ansatz sollte über das ideale Gasgesetz gehen, aus dem man die Formel für die mittlere Geschwindigkeit von Gasteilchen erhält: v=sqrt[(3*R*T)/M] (sqrt ist die Wurzel)
Die Geschwindigkeit definiert ja die Temperatur und lautet schließlich v=1.1167E6 m/s

Der relativistische Massenzuwachs berechnet sich aus: mr=m0/[1-(v^2/c^2)] und beträgt dann etwa 0.0006985%. Ich hoffe, ich hab mich jetzt nicht verrechnet, aber ich denke, das sollte stimmen.

Das zweite Problem mach ich gleich noch. Schaun wa mal.

PS: Sch... E-Technik. Ich studier Physikalische Technik und hab E-Technik. :phaser:

[Vandenberg]

Die Reibungskraft (Fr) muss 0.5*Hangabtriebskraft (Fh) sein, weil die Reibung genau ausreicht, um den Wagen nach genau der Hälfte der Strecke abzubremsen.

5% von 90° sind 4.5° also gilt:
Fh=m*g*sin(4,5°)=770N und Fr=385N

v=sqrt(2*a*s)=sqrt(2*F/m*s)
Da ist nun F die resultierende Kraft aus Fr und Fh, also F=Fh-Fr=385N.
Und s=50m, weil die maximale Geschwindigkeit im Knick erreicht ist. (gesunder Menschenverstand)
Der Wagen wird ja von vmax auf null in 50m abgebremst.

Also ist dann v=sqrt(100*F)=38.5 m/s

So... Ich hoffe nochmal, dass so alles passt, ich hasse eigentlich Mechanik. Aber da müssen wir wohl alle durch. Vielleicht krieg ich ja irgendwann mal Fragen zur E-Technik.

[CaptainSJ]

Original von "Vandenberg"
5% von 90° sind 4.5° also gilt:
Fh=m*g*sin(4,5°)=770N und Fr=385N
....
Also ist dann v=sqrt(100*F)=38.5 m/s

Danke für die schnellen Antworten.

Allerdings hast du den Winkel falsch berechnet.
5 % bedeutet, dass bei einer 100 m langen Strecke die erreichte Höhe 5 m ist. Dann kommt also ein Winkel von 2,86° heraus. (hatte ich auch mehrfach falsch gemacht, bis dann irgendwann unser Physik-Prof. das richtiggestellt hat )

Ich wusste allerdings nicht, dass Fr = 1/2 * Fh ist. Hatte das in keiner Formelsammlung gefunden. Bisher war Fr auch bei jeder Aufgabe gegeben, so dass ich es noch nie berechnen musste.

Aber bist du dir sicher, dass eine Geschwindigkeit von 38,5 m/s überhaupt möglich ist? Das sind ja 138,6 km/h.
Kommt mir bei einem unbeschleunigten Wagen, auch wenn er 1 t wiegt, etwas viel vor.

So, den Rest schaue ich mir dann nach der heutigen Nacht an, da kann ich mich dann etwas besser drauf konzentrieren.

[Vandenberg]

Stimmt.

Aber ich hab da noch ´n paar Fehler gemacht.

Die Geschwindigkeiten sind am Anfang und am Ende gleich.
Also muss für die erste Strecke mit Fh gelten:
v = sqrt [ 2*100m/1000kg * (Fh-Fr) ]

Und für die zweite Strecke ohne Fh gilt:
v=sqrt(2*50m/1000kg * Fr)

Da v=v, sind die beiden rechten Terme auch gleich und aufgelöst kommt dann sogar raus, dass Fr=2/3Fh, also =326N ist. Da hätt ich wohl gestern lieber rechnen sollen. Aber so ergibt das auch mehr Sinn.
Auf der Gesamtstrecke von 150m bremst Fr auf einem Drittel der Strecke ab.
Oje, wenn das hier einer liest.
Also das gestern hab ich nur durch überlegen gemacht. Hätt ich wohl nicht machen sollen.

Die Geschwindigkeit ist dann mit
v=sqrt(2*50m/1000kg * Fr) = 5,7 m/s. Da hab nämlich auch noch vergessen, die Wurzel zu ziehen.

So, ich bin jetzt ziemlich sicher, dass das jetzt stimmt, weil mit 20 km/h kommt das schon eher hin. Auch mit der anderen Gleichung. Glück gehabt. :rotwerd:

[CaptainSJ]

Danke!

Original von "Vandenberg"
Der relativistische Massenzuwachs berechnet sich aus: mr=m0/[1-(v^2/c^2)] und beträgt dann etwa 0.0006985%. Ich hoffe, ich hab mich jetzt nicht verrechnet, aber ich denke, das sollte stimmen.

Allerdings, was hast du für m0 eingesetzt?

[Vandenberg]

Ich hab in der ersten Rechnung M=2 g/mol eingesetzt und in der zweiten 2 g. Das müsste eigentlich reichen, weil der prozentuale Massenzuwachs ja nur von der Geschwindigkeit abhängig, nicht von der Ausgangsmasse.
Mann kann (nur beim prozentualen Zuwachs) dimensionslos rechnen, kürzt sich ja raus.

[Vandenberg]

@CaptainSJ

So, da bin ich wieder!

Da ich das Glück hab ( ;( ), E-Technik nachschreiben zu dürfen, wollt ich ich dich mal fragen ob du ´n vernünftiges Script empfehlen kannst. Was ich brauche, umfasst eigentlich alles von Ohm über Spule und Kondensator bis hin zu Transistor, OP-Verstärker und logischen Gleíchungen...
Nicht schlecht wären auch noch viel Übungen mit Lösungen.


@All

Ich hab ewig viel Tricks anwenden müssen, um diesen Thread zurückzuholen.
Folgendes:
Wenn ich sämtliche Threads der letzten 60 Tage anzeigen lassen will, dann bietet mir das Forum erstmal 4 Seiten an. So weit ganz gut. Wenn ich jetzt auf Seite vier gehe, dann ist die plötzlich leer und die Einstellung ist schon wieder nur bei 30 Tagen.
Weiß jemand, was das soll?

[Phoebe J.]

Das kannst du in deinem Kontrollzentrum unter ´Profil´ ändern. Dort gehst du auf ´Optionen editieren´.
Bei ´Anzeige der Themen´ stellst du dann ein ´Zeige alle Themen´. Dann müsste es eigentlich klappen.

Hatte das Problem auch lange Zeit bis mir mal jemand erklärt hat, wie man dieses Problem beheben kann.

[Vandenberg]

:great: Wunderbar! :great:
So hab ich mir das vorgestellt.
Hab vielen Dank! :]