Lösung zu Güterzug: Unterschied zwischen den Versionen

Aus SystemPhysik
Inhalt hinzugefügt Inhalt gelöscht
Keine Bearbeitungszusammenfassung
Keine Bearbeitungszusammenfassung
 
(3 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
Diese Aufgabe lässt sich sehr schön im [[Flüssigkeitsbild]] darstellen. Der frei rollende Eisenbahnwagen hat zu Beginn dieser Rollstrecke eine Geschwindigkeit von 7.5 m/s und verliert dann durch die abbremsende Rollreibungskraft in 50 Sekunden seinen ganzen Impulsinhalt von 300 kNs ( = 40 t * 7.5 m/s). Folglich fliesst ein mittlerer Impulsstrom (Reibungskraft) der Stärke 6 kN ( = 300 kNs / 50 s) an die Erde weg.
Diese Aufgabe lässt sich sehr schön im [[Flüssigkeitsbild]] darstellen. Der frei rollende Eisenbahnwagen hat zu Beginn dieser Rollstrecke eine Geschwindigkeit von 7.5 m/s und verliert dann durch die abbremsende Rollreibungskraft in 50 Sekunden seinen ganzen Impulsinhalt von 300 kNs ( = 40 t * 7.5 m/s). Folglich fliesst ein mittlerer Impulsstrom (Reibungskraft) der Stärke 6 kN ( = 300 kNs / 50 s) an die Erde weg.
#Die vier Wagen geben zusammen [[Impuls]] mit einer totalen Stromstärke von 4 * 6 kN = 24 kN an die Erde weg. Zudem müssen sie in den fraglichen 20 Sekunden je 200 kNs Impuls aufnehmen, weil ihre Geschwindigkeit um 5 m/s und ihr Impuls um 40 t * 5 m/s = 200 kNs zunehmen soll. Das ergibt eine totale Impulsänderungsrate von 4 * 200 kNs / 20 s = 40 kN . Die Lok muss demnach mit einer [[Kraft]] von 64 kN ziehen.
#Die vier Wagen geben zusammen [[Impuls]] mit einer totalen Stromstärke von 4 * 6 kN = 24 kN an die Erde weg. Zusätzlich müssen sie in den fraglichen 20 Sekunden je 200 kNs Impuls aufnehmen, weil ihre Geschwindigkeit um 5 m/s und ihr Impuls um je 40 t * 5 m/s = 200 kNs zunehmen sollen. Das ergibt eine totale Impulsänderungsrate von 4 * 200 kNs / 20 s = 40 kN . Die Lok muss demnach mit einer [[Kraft]] von 24 kN + 40 kN = 64 kN am vordersten Wagen ziehen.
#Der [[zugeordneter Energiestrom|zugeordnete Energiestrom]], die Leistung der Zugkraft, ist gleich Geschwindigkeit mal Impulsstromstärke (Geschwindigkeit mal Kraft). Weil der Impulsstrom kanstant ist, berechnet sich die übertragene Energie als Impulsstromstärke mal mittlere Geschwindigkeit mal benötigte Zeit. Mit den gegebenen Werten erhält man eine Energie von 9.6 MJ (Arbeit der Zugkraft).
#Der [[zugeordneter Energiestrom|zugeordnete Energiestrom]], die Leistung der Zugkraft, ist gleich Geschwindigkeit mal Impulsstromstärke (Geschwindigkeit mal Kraft). Weil der Impulsstrom konstant ist, berechnet sich die übertragene Energie als Impulsstromstärke (64 kN) mal mittlere Geschwindigkeit (7.5 m/s) mal benötigte Zeit. Mit den gegebenen Werten erhält man eine Energie von 64 kN * 7.5 m/s * 20 s = 9.6 MJ (Arbeit der Zugkraft).
#Die Lok muss der Erde soviel Impuls entziehen, wie sie selber braucht (300 kNs), plus das, was sie in 20 Sekunden an die Wagen abgeben muss (1.28 MNs), was zusammen 1.58 MNs ergibt.
#Die Lok muss der Erde soviel Impuls entziehen, wie sie selber für die Geschwindigkeitszunahme von 5 m/s auf 10 m/s braucht (60 t * 5 m/s = 300 kNs), plus das, was sie in 20 Sekunden an die Wagen abgeben muss (64 kN * 20 s = 1.28 MNs), was zusammen 1.58 MNs ergibt.


[[Güterzug|'''Aufgabenstellung''']]
[[Güterzug|'''Aufgabe''']]

Aktuelle Version vom 19. November 2011, 07:41 Uhr

Diese Aufgabe lässt sich sehr schön im Flüssigkeitsbild darstellen. Der frei rollende Eisenbahnwagen hat zu Beginn dieser Rollstrecke eine Geschwindigkeit von 7.5 m/s und verliert dann durch die abbremsende Rollreibungskraft in 50 Sekunden seinen ganzen Impulsinhalt von 300 kNs ( = 40 t * 7.5 m/s). Folglich fliesst ein mittlerer Impulsstrom (Reibungskraft) der Stärke 6 kN ( = 300 kNs / 50 s) an die Erde weg.

  1. Die vier Wagen geben zusammen Impuls mit einer totalen Stromstärke von 4 * 6 kN = 24 kN an die Erde weg. Zusätzlich müssen sie in den fraglichen 20 Sekunden je 200 kNs Impuls aufnehmen, weil ihre Geschwindigkeit um 5 m/s und ihr Impuls um je 40 t * 5 m/s = 200 kNs zunehmen sollen. Das ergibt eine totale Impulsänderungsrate von 4 * 200 kNs / 20 s = 40 kN . Die Lok muss demnach mit einer Kraft von 24 kN + 40 kN = 64 kN am vordersten Wagen ziehen.
  2. Der zugeordnete Energiestrom, die Leistung der Zugkraft, ist gleich Geschwindigkeit mal Impulsstromstärke (Geschwindigkeit mal Kraft). Weil der Impulsstrom konstant ist, berechnet sich die übertragene Energie als Impulsstromstärke (64 kN) mal mittlere Geschwindigkeit (7.5 m/s) mal benötigte Zeit. Mit den gegebenen Werten erhält man eine Energie von 64 kN * 7.5 m/s * 20 s = 9.6 MJ (Arbeit der Zugkraft).
  3. Die Lok muss der Erde soviel Impuls entziehen, wie sie selber für die Geschwindigkeitszunahme von 5 m/s auf 10 m/s braucht (60 t * 5 m/s = 300 kNs), plus das, was sie in 20 Sekunden an die Wagen abgeben muss (64 kN * 20 s = 1.28 MNs), was zusammen 1.58 MNs ergibt.

Aufgabe