Physik verständnissfrage

Wissenschaft Physik
#1

Hey meine Lieben :smile:

Ich bin gerade dabei ein paar Physikaufgabenzu lösen und finde da unterschiede zu den ergebnissen meines Lehrers.
Es wäre sehr nett wenn mir einer sagen würde ob ich es bin die, die fehler macht bzw ob meine Rechnung komplet falsch sind.
Die erste Aufgabe lautet:
Wie viele Treppenstufen von 18 cm Höhe müsste eine Person mit der masse 70 kg pro Minute steigen wenn sie dabei eine theoretische leistung von 250 W leisten soll ?

Also ich habe die Formel P = F*s/t nach s umgestellt weil s ja für weg steht und habe dann gedacht das ich das ergebniss hierdurch die höhe 0,18 m einer stufe teile dabei komme ich auf das ergebniss von 121,3… Stufen mein lehrer gibt hier jedoch ein ergebniss von 120 stufen an.

und bei der zweiten frage bitte ich um hilfe da ich nicht weiß wie ich da voran gehen soll. Die Aufgabe lautet:

Wie viel Kubikmeter Wasser pro Tag fördert eine verlustbehaftete Saugpumpe mit 2 kW Anschlussleistung aus einer 6 m tief gelegnenen Baugrube, wenn die Pumpe auf normalen Erdboden steht udn 65 % der Anschlussleistung wircklich zum Transport des Wassers verwendet ?
Die Lösung 1908,3 m³
Ich weiß bei der zweiten Aufgabe absolut nicht wie ich da ran gehen soll bzw wie ich sie Löse es wäre nett wenn mir einer helfen würde :smile:

LG und danke jetzt schon mal für jede Hilfe

#2

Sorry, nicht so mein Steckenpferd.

#3

… dabei komme ich
auf das ergebniss von 121,3… Stufen
mein lehrer gibt hier
jedoch ein ergebniss von 120 stufen an.

Dein Ergebnis ist genau: 121,35
Dein Lehrer hat wahrscheinlich auf eine glatte Zahl abgerundet.

Wie viel Kubikmeter Wasser pro Tag fördert eine
verlustbehaftete Saugpumpe mit 2 kW Anschlussleistung aus
einer 6 m tief gelegnenen Baugrube, wenn die Pumpe auf
normalen Erdboden steht udn 65 % der Anschlussleistung
wircklich zum Transport des Wassers verwendet ?
Die Lösung 1908,3 m³

Ausgehend von derselben Formel wie oben: P = F*s/t = m*g*s/t (m=Masse des Wassers , g=Erdbeschleunigung=9,81m/s² , Wirkungsgrad eta=65%=0,65 )
nach m aufgelöst erhältst Du
m = P*eta*t /(g*s) = (2000(W=kg*m²/s³)*0,65*86400s)/(9,81m/s² * 6m) = 1908257 kg(Wasser) ≈ 1908,3 m³

#4

Hallo!

bei der ersten Aufgabe bekomme ich das gleiche raus wie Du. Du hast sicher auch mit 9,81 m/s² als Gravitationskonstante gerechnet. Wenn man mit 10 rechnet, kommt etwas weniger raus. Vielleicht hat dein Lehrer das so gemacht. Dann kommt 19 Komma irgendwas raus, und da es nur ganze Stufen gibt, muss man auf 120 aufrunden.

Die 2. Aufgabe ist recht simpel. Wahrscheinlich siehst du vor lauter Bäumen den Wald nicht. Das geht über die Arbeit. Mit einer Leistung von 2 kW erzeugt die Pumpe an einem Tag eine Arbeit(brutto) von 2 kW * 24 h = 48 kWh. Davon werden netto 65% zur Förderung eingesetzt.
1 m³ Wasser hat die Masse von 1000 kg. Das Wasser muss 6 m hoch gefördert werden. Die dabei verrichtete Arbeit ist w = m*g*h. Also die Gesamtarbeit w ist bekannt (65% von 48 kWh), g und h auch, also lässt sich leicht die Masse m berechnen, oder? Ich rechne das jetzt nicht aus, das schaffst Du auch alleine.

Liebe Grüße,

Thomas.

#5

es gibt da eine gewisse Bandbreite, je nachdem welchen Wert du für „g“ annimmst. Ich komme für g=9,81m/s² auf 121,35 Stufen. Manche nehmen auch g=10 m/s² an, manche setzten noch andere Werte an. Mit 121,3 liegst du auf jeden Fall in der richtigen Größenordnung.

Die zweite Aufgabe geht wiederum über potenzielle Energie (Epot=m*g*h). Energie ist Leistung mal Zeit, du kannst also ausrechnen, wie groß die von der Pumpe erbrachte Arbeit an einem Tag ist, wenn du die Anschlussleistung (2000W), die Dauer eines Tages (86400s) und den Wirkungsgrad der Pumpe (0,65) kennst.

Epot=m*g*h nach m umstellen (g und h sind ja ebenfalls gegeben), und du hast die Masse des angehobenen Wassers. Wenn du jetzt noch weißt, dass 1qm=1000 Liter ist und 1 Liter Wasser die MAsse 1kg hat, dann dürfte der Rest kein Problem mehr sein. Ich komme bei g=9,81m/s² übrigens, auf eine Nachkommastelle gerundet, auf den vorgegebenen Wert.

#6

Hallo,

es geht doch in _beiden_ Fällen um denselben physikalischen Sachverhalt: Arbeit wird verrichtet, um potentielle Energie zu speichern.

Im ersten Fall durch Treppensteigen. In Formel eingesetzt und in Taschenrechner eingegeben, kommt genau das krumme Ergebnis raus. Wenn man den Bruch hinschreibt und gemeinsame Faktoren kürzt, sieht man, daß ein krummes Ergebnis rauskommen _muß_ !!

Im 2. Fall, erstmal die verfügbare Leistung
P_eff = P_Motor * Verlustfaktor
= 2 * 0,65

gehobene Masse aus umgestellter Formel
F = P * t / s

Mit
M = g * F

Und Dichte v. Wasser V * \rho = M

V = M / \rho
= g * F / \rho
= g * P * t / ( s * \rho )

Für Zeit 1 Tag = 24 * 60 * 60 einsetzen und andere Zahlen, fertig. Genau hinschauen, ob Rundungsfehler entstehen.

MfG

G. Aust

#7

Hallo,

und bitte entschuldige, das ich mich erst so spät melde, aber es fehlte die Zeit.

Die erste Aufgabe lautet:
Wie viele Treppenstufen von 18 cm Höhe müsste eine Person mit
der masse 70 kg pro Minute steigen wenn sie dabei eine
theoretische leistung von 250 W leisten soll ?

Also ich habe die Formel P = F*s/t nach s umgestellt weil s ja
für weg steht und habe dann gedacht das ich das ergebniss
hierdurch die höhe 0,18 m einer stufe teile dabei komme ich
auf das ergebniss von 121,3… Stufen mein lehrer gibt hier
jedoch ein ergebniss von 120 stufen an.

Das scheint mir zumindest richtig gedacht zu sein. Der einzige ubbeakannte Faktor, neben dem Weg s, ist die Kraft F. Diese sollte allerdings eindeutig F=mg sein.

und bei der zweiten frage bitte ich um hilfe da ich nicht weiß
wie ich da voran gehen soll. Die Aufgabe lautet:

Wie viel Kubikmeter Wasser pro Tag fördert eine
verlustbehaftete Saugpumpe mit 2 kW Anschlussleistung aus
einer 6 m tief gelegnenen Baugrube, wenn die Pumpe auf
normalen Erdboden steht udn 65 % der Anschlussleistung
wircklich zum Transport des Wassers verwendet ?
Die Lösung 1908,3 m³
Ich weiß bei der zweiten Aufgabe absolut nicht wie ich da ran
gehen soll bzw wie ich sie Löse es wäre nett wenn mir einer
helfen würde :smile:

überlege mal, mit welcher Jeistung die Pumpe wirklich arbeitet, vielleicht hilft es ja schon?