Wie lange braucht ein Hubschrauber zum Aufstieg?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

ich habe ein kleines Problem.

Ich habe eine Physikaufgabe, bei der ich einfach nicht auf die Lösung komme.

Folgendes ist die Frage:
Ein Lastenhubschrauber, dessen Gesamtgewicht mit 5 Tonnen angegeben wird, steigt auf eine Höhe von 3000 m. Dabei geben die Rotorblätter eine Leistung von 300kW ab.

a) Berechnen Sie die beim Aufstieg verrichtete Arbeit!

b) Berechnen Sie die für den Aufstieg benötigte Zeitdauer

c) Berechnen Sie die KOsten der Aktion, wenn der Stromtarif von 30ct/kWh zugrundegelegt wird

Könnt Ihr mir helfen? Ich bräuchte eine ausführliche Erklärung…

Ich hoffe, ich mache nicht zu viele Umstände, aber ich blick da grad echt nicht durch!

Viele Grüße,

Stephanie

#2

Hallo,

a) Berechnen Sie die beim Aufstieg verrichtete Arbeit!

Mechanische Arbeit ist Kraft mal Weg. Welche Kraft muss denn der Hubschrauber überwinden, wenn er aufsteigen will?

b) Berechnen Sie die für den Aufstieg benötigte Zeitdauer

Leistung ist Arbeit pro Zeit.

c) Berechnen Sie die KOsten der Aktion, wenn der Stromtarif
von 30ct/kWh zugrundegelegt wird

Da musst Du nur die Arbeit von a) in kWh umrechnen.

Gruß
Olaf

#3

Danke für die schnelle Antwort…

Sorry, wenn ich nachfrage, aber mir raucht schon der Kopf von der ganzen Rechnerei, könntest Du den Lösungsweg mit Formeln aufzeigen?

Versteh mich nicht falsch, ich will hier nicht ohne Aufwand meine Aufgaben erledigt haben, aber ich komm echt nicht weiter…

Ich brauche nicht die Lösung ausgerechnet, nur die Formeln, die mich dorthin bringen…

Danke!

#4

Hallo Fragewurm,

Sorry, wenn ich nachfrage, aber mir raucht schon der Kopf von
der ganzen Rechnerei, könntest Du den Lösungsweg mit Formeln
aufzeigen?

So mal als erster Tipp:

Der Helikopter wiegt 5 Tonnen und wird auf 3’000m Höhe angehoben …

MfG Peter(TOO)

#5

Hallo,

Ich brauche nicht die Lösung ausgerechnet, nur die Formeln, die mich dorthin bringen…

OK, hier mein Versuch, Dir zu helfen.

Als erstes brauchst Du die Formel für die Hubarbeit. Sie gehört zum Mechanik-Grundlagenkram. Ich denke, es sollte jedem mit Hilfe eines beliebigen einschlägigen Lehrbuchs oder Nachschlagewerkes gelingen, sich darüber Kenntnis zu verschaffen. Auch eine Google-Suchanfrage mit dem entsprechenden Stichwort liefert Dir schnell die gewünschte Information. Tipp: In der Formel kommen die Formelbuchstaben W, m, g und h vor. Welche physikalischen Größen damit bezeichnet werden, solltest Du wissen oder in Erfahrung bringen können.

https://de.wikipedia.org/wiki/Arbeit_%28Physik%29#Be…

Die als nächstes benötigte Formel ist jene, welche die Größen Arbeit, Leistung und Zeit miteinander verknüpft. Auch das ist elementare Grundlagen-Physik. Alles im ersten Absatz Gesagte triff darauf gleichermaßen zu. Tipp: W, P, t.

https://de.wikipedia.org/wiki/Leistung_%28Physik%29#…

Dann brauchst Du den Umrechnungsfaktor von der Einheit J (Joule) zur Einheit Wh (Wattstunde). Also den Wert der Zahl „x“ in der Formel 1 J = x Wh. Da ein Joule dasselbe ist wie eine Wattsekunde, ist dieser Faktor derselbe wie der Umrechnungsfaktor von einer Sekunde zu einer Stunde. Wieviele Sekunden hat eine Stunde? Und wieviele Stunden hat folglich eine Sekunde? Die Antwort auf die letztere Frage ist der gesuchte Faktor.

Und zuguterletzt: Wenn der „Apfeltarif“ bei einem bestimmten Händler 30 Cent/Apfel beträgt und Du kaufst dort 8 Äpfel, welchen Rechnungsbetrag musst Du dann begleichen? Wieviel kosten n Äpfel bei diesem Händler? Ersetze „Apfel“ durch „kWh“, um den letzten Teil Deiner Aufgabe zu bewältigen.

Viel Spaß und Erfolg!
Martin

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#6

Hallo Martin,

Also rechne ich:
W=m*g*h
W=5000kg*9,81m/s²*3000m
W=147.150.000 KGm²/s²
W=147.150.000 J = 147.150.000 Watt pro Sekunde

P=W/t

300.000 W (Leistung Hubschrauber) = 147.150.000 W /s / t /mal t
300.000 W *s = 147.150.000 /geteilt durch 300.000
t=490,5 s

Könnte das stimmen?

Danke im Voraus, jetzt fällt es mir wie Schuppen von den Augen :wink:

LG Steph

#7

Die Leistung in kWh wäre ja dann 14.150.000 W/s /3600 (weil eine Stunde 3600 Sekunden hat), also 40875 W/h, also 40,875 kWh.
Kosten:
40,875 kWh * 30ct = 12,25 €

Wenn es falsch ist, würde ich mich über einen Hinweis freuen :wink:

LG

#8

Hallo Martin,

hallo Steph, ich bin zwar nicht Martin…

Also rechne ich:
W=m*g*h
W=5000kg*9,81m/s²*3000m
W=147.150.000 KGm²/s²
W=147.150.000 J = 147.150.000 Watt pro Sekunde

OK, aber Joule ist Ws, also Watt mal Sekunde. Watt pro Sekunde ist eine unsinnige Einheit, die gibt es nicht.

P=W/t

300.000 W (Leistung Hubschrauber) = 147.150.000 W /s / t
/mal t
300.000 W *s = 147.150.000
/geteilt durch 300.000
t=490,5 s

Komisch aufgeschrieben, aber ja, 147.150.000 Ws geteilt durch 300.000 W gibt 490,5 s.

Könnte das stimmen?

Ja.

Danke im Voraus, jetzt fällt es mir wie Schuppen von den Augen

Oh schön, da freuen wir uns.

Gruß
Olaf

#9

Die Leistung in kWh wäre ja dann 14.150.000 W/s /3600 (weil
eine Stunde 3600 Sekunden hat), also 40875 W/h, also 40,875
kWh.
Kosten:
40,875 kWh * 30ct = 12,25 €

Wie gesagt, nicht W/s und W/h, sondern Ws und Wh.

Wenn es falsch ist, würde ich mich über einen Hinweis freuen

Ne, am Ende ist alles gut.

Gute Nacht.
Olaf

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#10

Hallo,

geht doch… :smile: Dein Rechenweg ist richtig und die Ergebnisse stimmen auch.
Ein paar Einheiten wollen aber noch korrigiert werden, please:

Watt pro Sekunde  →  Wattsekunde
W/s  →  Ws
W/h  →  Wh

Ein Joule ist wirklich und wahrhaftig dasselbe wie das Produkt aus einem Watt und einer Sekunde: 1 J = 1 Ws. Bitte nicht mit W/s, also „Watt pro Sekunde“ durcheinanderbringen! Diese Einheit existiert zwar rein formal auch, sie hat aber nicht die Bedeutung einer Energie, sondern wäre bei sich ändernden Leistungen ein Maß für die Geschwindigkeit der Änderung. Ist also „eine völlig andere Baustelle“. Wenn Du irgendwo im Kontext von Stromverbrauch „W/s“ oder „W/h“ oder „kW/h“ liest, dann liegt ein Fehler seitens des Autors vor, der nicht gerafft hat, dass die physikalisch korrekten Einheiten Ws bzw. Wh bzw. kWh lauten.

Die Leistung in kWh wäre ja dann 14.150.000 W/s /3600

Oder in mathematisch einwandfreier Notation:

Die Energiemenge ist 147’150’000 Ws = (147’150’000 / 3600) Wh = 40875 Wh = 40.875 kWh

Gute Nacht
Martin

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#11

Danke, ihr seid die Besten