Physik Drehimpuls

Von: , 13.01.2012 15:15 Uhr

Hey meine Lieben ich versuche gerade ein paar physikaufgabe zu lösen komme aber bei einem Teil nicht weiter.
die frage lautet:
Das MAX-PLANCK-Institut für Plasmaphysik in Garching bei München erforscht die Möglichkeit zur Fusion von Deuterium- und Tritium-Kernen zu Heliumkernen. Dazu ist es notwendig, kurzzeitig über hohe elektrische Leistungen zu verfügen zu können. Die notwendige Energie wird in Garching mit einen Schwungrad in Form kinetischer Energie gespeichert. Das Schwungrad läuft zwischen zwei Generatoren, mit deren Hilfe ein Teil der kinetische Energie des Schwungrades in elektrischer Form abgerufen werden kann.

Das Trägheitsmoment des Schwungrades (einschließlich Generatoren und Wellen): J = 1006 t.m²
maximale Winkelgeschwindigkeit: 2 . П . 1650 min-1,
minimale Winkelgeschwindigkeit: 2 . П . 1275 min-1,
Beschleunigungszeit: 6 min.

a) Welche Energie steht zur Verfügung, wenn das Schwungrad von ωmax auf ωmin abgebremst wird? Wie viel ruhende Fahrzeuge der Masse 1000 kg könnte man mit dieser Energie auf 100 km/h beschleunigen? 6 . 109 J

Also den ersten teil da habe ich mir gedacht das man da ja Rotationsenergie hat und habe das ausgerechnet bin dann auf 6,05*10^9 gekommen aber den zweiten teil das mit der beschleunigung versteh ich irgendwie nicht also als ergebnis muss da raus kommen 15,7*10^3 PKW ich habe echt keine Ahnung wie man das berechnene könnte und würde mich wirklich freuen wenn mir jemand helfen würde ich stehe nämlich kurz vor einer Arbeit :(

LG

4 Antworten zu dieser Frage

Antwort von nach 18 Minuten 0 hilfreich

Re: Physik Drehimpuls

Hallo,

da die Fahrzeuge beschleunigt werden, wird also die verfügbare Rotationsenergie in kinetische Energie umgewandelt. Da die Geschwindigkeit vorgegeben ist, musst du berechnen welche Gesamtmasse du mit dieser Energie auf die 100 km/h bringen kannst. Dividiert durch die Masse eines einzelnen Fahrzeugs liefert dann die Anzahl ;)

- Antwort von nach 6 Stunden 0 hilfreich
  
  Re: Physik Drehimpuls
  
  Hallo vogue 0806,
  
  die Energie hast du richtig berechnet. Es geht ja nach der Formel ΔE=1/2Jω²max – 1/2mω²max mit J=1006tm²=1,006*10^6kg*m² und ωmax = 2*П*1650 min^-1 = 2*П*27,5s^-1 und ωmin = 2П*21,25s^-1.
  Dann erhält man in der Tat ΔE= 6,05*10^9 J.
  Um einen PKW auf 100km/h zu beschleunigen braucht man die Energie ΔE= 1/2m*v². Mit m= 1000kg und v= 100km/h= 27,8 m/s ergibt das ΔE=3,85*10^5J. Die Energie des Schwungrades reicht also für 157000 PKW.
  Die angegebene Beschleunigung spielt hierfür wohl keine Rolle.
  Ich hoffe, das hat Dir geholfen.
  LG
  FraMeD
- Antwort von - abgemeldetes Mitglied - nach 6 Stunden 0 hilfreich
  
  Re: Physik Drehimpuls
  
  ich kann dir leider nicht weiterhelfen
Antwort von nach 23 Stunden 0 hilfreich

Re: Physik Drehimpuls

Hallo vogue a) Welche Energie steht zur Verfügung, wenn das Schwungrad von
ωmax auf ωmin abgebremst wird? Wie viel ruhende Fahrzeuge der
Masse 1000 kg könnte man mit dieser Energie auf 100 km/h
beschleunigen? 6 . 109 J

Also den ersten teil da habe ich mir gedacht das man da ja
Rotationsenergie hat und habe das ausgerechnet bin dann auf
6,05*10^9 gekommen aber den zweiten teil das mit der
beschleunigung versteh ich irgendwie nicht also als ergebnis
muss da raus kommen 15,7*10^3 PKW ich habe echt keine Ahnung
wie man das berechnene könnte und würde mich wirklich freuen
wenn mir jemand helfen würde ich stehe nämlich kurz vor einer
Arbeit :(
Für den ersten Teil stimmt deine Antwort nach meiner Berechnung.

Beim zweiten Teil geht es nicht mehr um Rotation, sondern einfach um kinetische Energie (Beschleunigungsarbeit) W = 1/2*m*v^2 - gegeben ist W und v, gesucht m (Gesamtmasse aller Autos). Dann noch durch 1000 kg dividieren und du hast die Anzahl. (Oder vielleicht anschaulicher umgekehrt: Wieviel Energie braucht es, um ein einzelnes Auto zu beschleunigen? Dann die Gesamtenergie dadurch dividieren.)

Hilft das?

-Christian

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