Aviatik 2009/Ass: Unterschied zwischen den Versionen
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Eine Fadenspule (Masse 2 kg, Rollradius 3 cm, Wickelradius 2 cm, Massenträgheitsmoment 0.0004 kgm<sup>2</sup>) wird an einem Faden eine schiefe Ebene (Winkel 15° zur Horizontalen) hinauf gezogen. Die Richtung der Zugkraft ist parallel zur Ebene. Der Koeffizient für maximale Haftreibung der Spule auf der Ebene beträgt 0.3, für die Gleitreibung beträgt er 0.2. |
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#Wie stark muss die Zugkraft am Faden sein, damit die Spule zu Rutschen beginnt? |
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#Berechnen Sie die Beschleunigung der Spule für eine Zugkraft von 15 N. |
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==Aufgabe 4== |
==Aufgabe 4== |
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Version vom 25. August 2010, 18:24 Uhr
Erlaubte Hilfsmittel: Taschenrechner, selbstverfasste Formelsammlung
Daten:
| Gravitationsfeldstärke g | 9.81 N/kg |
| universelle Gaskonstante R | 8.314 J/(mol K) |
| Dichte von Wasser | 1000 kg/m3 |
| molare Energiekapazität von Luft | 5/2 R |
| molare Enthalpiekapazität von Luft | 7/2 R |
Aufgabe 1
Die Generatoren eines Wasserkraftwerks geben während acht Stunden eine mittlere Leistung von 1'060 MW ans elektrische Netz ab. In dieser Zeit sinkt der Wasserspiegel im Oberbecken von 880 m auf 860 m und im Unterbecken steigt die Wasseroberfläche von 550 m auf 570 m über Meer. Die beiden Becken sind zylinderförmig und weisen einen Querschnitt von je 600'000 m2 auf.
- Wie viel Energie setzt das Wasser frei bzw. um wie viel ändert sich die potentielle Energie des Wassers?
- Wie gross ist der Wirkungsgrad dieses Kraftwerks über die acht Stunden gerechnet?
- Wie schnell fliesst das Wasser in den beiden parallel geschalteten Druckstollen (Durchmesser je 6.2 m, Länge 800 m) im zeitlichen Mittel?
- Die beiden Druckstollen sind für je 50 kW mittlere Verlustleistung verantwortlich. Auf welchen Wert würde die mittlere Verlustleistung steigen, wenn die Druckstollen bei gleichem Durchsatz nur einen Durchmesser von 5 m aufweisen würden? Die Strömung ist turbulent.
Aufgabe 2
Zwei Kondensatoren (Kapazität 15 mF und 5 mF) sind über eine ideale Spule (Induktivität 8 mH) miteinander verbunden. Anfänglich ist der Schalter S offen, der grössere Kondensator auf 50 V geladen und der kleinere ungeladen. Nach dem Schliessen des Schalters stellt sich eine ungedämpfte Schwingung ein.
- Auf welchen minimalen Wert wird die Spannung über dem grösseren Kondensator absinken?
- Wie viel Energie speichert die Spule maximal?
- Wie stark kann der durch die Spule fliessende Strom werden?
- Mit welcher Frequenz schwingt der Kreis?
Aufgabe 3
Eine Fadenspule (Masse 2 kg, Rollradius 3 cm, Wickelradius 2 cm, Massenträgheitsmoment 0.0004 kgm2) wird an einem Faden eine schiefe Ebene (Winkel 15° zur Horizontalen) hinauf gezogen. Die Richtung der Zugkraft ist parallel zur Ebene. Der Koeffizient für maximale Haftreibung der Spule auf der Ebene beträgt 0.3, für die Gleitreibung beträgt er 0.2.
- Zeichnen Sie alle Kräfte auf die Spule in die Zeichnung ein.
- Stellen Sie die 3 Bilanzgleichungen für Impuls und Drehimpuls auf.
- Wie stark muss die Zugkraft am Faden sein, damit die Spule zu Rutschen beginnt?
- Berechnen Sie die Beschleunigung der Spule für eine Zugkraft von 15 N.