Hallo!
Mir ist nochwas zum Rückstoß eingefallen.
Ich habe mal mit jemandem über den Wirkungsgrad von Verkehrsmitteln diskutiert.
Flugzeuge und alle auf Rückstoß basierenden Verkehrsmittel können ja nur maximal einen Wirkungsgrad von 50% erreichen, da sie ja den halben Impuls immer hinten rauspusten.
Dann meinte ich, dass das ja bei Autos auch so sein müsste, da sie sich ja auch vom Boden abstoßen. Aber das soll doch nicht so sein, weil die Masse der Erde viel größer als die des Autos ist und deswegen der halbe Impuls doch nicht auf die Erde übertragen würde. Ich habe das aber nicht so recht verstanden und frage hier deshalb, ob das stimmt.
Wenn es stimmen würde, könnte man ja eine Fähre, auf der nur ein Auto steht, zum fahren bekommen. Man gibt einfach Gas und fährt gegen irgendwelche Aufbauten gegen. Da NICHT der halbe Impuls nach hinten beim Anfahren auf die Fähre übertragen worden ist (?!) wird ein größerer Impuls beim Aufschlag auf die Aufbauten übertragen. Das Ergebnis müsste sein, dass die Fähre vorwärts fährt.
Gruß
peak
Hallo!
Mir ist nochwas zum Rückstoß eingefallen.
Ich habe mal mit jemandem über den Wirkungsgrad von
Verkehrsmitteln diskutiert.
Flugzeuge und alle auf Rückstoß basierenden Verkehrsmittel
können ja nur maximal einen Wirkungsgrad von 50% erreichen, da
sie ja den halben Impuls immer hinten rauspusten.
Wirkungsgrade beziehen sich in der Regel auf die Energie, nicht auf den Impuls. Raketen pusten eine Rückstoßmasse hinten raus. Es gilt p(Rakete) = p(Rückstoßmasse) (wenn die Rakete vollständig ausbrennt). Impuls kriegen also beide gleich viel ab. Von daher könnte man theoretisch von einem „Impulswirkungsgrad“ von 50% sprechen, was immer das auch bedeuten mag. Die kinetischen Energien hängen vom Massenverhältnis ab. Aber es ist müsig, darüber nachzudenken, denn der energetische Wirkungsgrad wird noch durch ganz andere Dinge limitiert. Ganz davon abgesehen machen Düsentriebwerke noch mehr Schwierigkeiten, weil ein wesentlicher Teil der Rückstoßmasse - nämlich die Luft - gar nicht mitgeführt wird, sondern aus der Atmosphäre entnommen.
Dann meinte ich, dass das ja bei Autos auch so sein müsste, da
sie sich ja auch vom Boden abstoßen. Aber das soll doch nicht
so sein, weil die Masse der Erde viel größer als die des Autos
ist und deswegen der halbe Impuls doch nicht auf die Erde
übertragen würde. Ich habe das aber nicht so recht verstanden
und frage hier deshalb, ob das stimmt.
Wenn es stimmen würde, könnte man ja eine Fähre, auf der nur
ein Auto steht, zum fahren bekommen. Man gibt einfach Gas und
fährt gegen irgendwelche Aufbauten gegen. Da NICHT der halbe
Impuls nach hinten beim Anfahren auf die Fähre übertragen
worden ist (?!) wird ein größerer Impuls beim Aufschlag auf
die Aufbauten übertragen. Das Ergebnis müsste sein, dass die
Fähre vorwärts fährt.
Eben daran sieht man, dass hier Energien und Impulse durcheinandergeworfen werden: Beim Anfahren bekommt das Auto einen Impuls und die Fähre einen entgegengesetzten aber betragsmäßig gleich großen Impuls. Die Summe beider Impulse ist demzufolge nach wie vor 0. (Wie Du siehst, ist es nicht korrekt, hier von „der Hälfte“ zu sprechen…).
Anders verhält es sich mit der Energie: Fast die gesamte Motorleistung wird dazu verwendet, das Auto zu beschleunigen. Nur ein geringer Teil fällt an das Schiff ab. Wären die Massen von Auto und Schiff gleich groß, dann könnte man tatsächlich sagen, dass jeder Beteiligte die Hälfte der Energie bekommt.
Beim Aufprall wird die Energie durch Verformung dissipiert. Die beiden Impulse löschen sich ebenfalls wieder gegenseitig aus, so dass das Schiff danach wieder zum Stehen kommt.
Michael
Minus unterschlagen… (Sorry)
raus. Es gilt p(Rakete) = p(Rückstoßmasse) (wenn die Rakete
vollständig ausbrennt). Impuls kriegen also beide gleich viel
ab.
Das muss natürlich richtig heißen:
Es gilt p(Rakete) = - p(Rückstoßmasse) (wenn die Rakete volltständig ausbrennt). Impulg kriegen also beide betragsmäßig gleich viel ab.
Das mit dem Unterschied zwischen Impuls und Energie ist etwas eigenartig, wird aber wohl so sein.
Ich habe dazu noch eine Frage: Überlebt der Impuls eines Körpers immer weiter?
Beispiel:
Ein Stein fliegt durch die Gegend und seine kinetische Energie soll ihm entzogen werden. Dazu benutzt man einen Zylinder, auf dessen Kolben der Stein trifft. Der Stein schiebt den Kolben und komprimiert das dahinterliegende Gas. Dieser Gasstrom kann dann mit einer Turbine genutzt werden.
Meine Frage:
Wird der Impuls des Steins komplett geschluckt? Also wenn der Zylinder auf einem Boot stünde, würde das Boot dann fahren, nachdem der Stein den Kolben getroffen hätte? (Die Apparatur soll ideal arbeiten.)
Eigentlich ja nicht *confused*
Hi,
in abgeschlossenen Systemen bleibt der Gesamtimpuls immer gleich (Impulserhaltungssatz), von daher ist deine Vermutung richtig.
m.f.G.
Schigum
in abgeschlossenen Systemen bleibt der Gesamtimpuls immer
gleich (Impulserhaltungssatz), von daher ist deine Vermutung
richtig.
Es ist mir klar, dass DU weißt, was hier passiert, jedoch ICH nicht.
Sonst würde ich ja nicht fragen.
Deine Antwort hilft mir nicht weiter. Welche Vermutung meinst du? Und eine etwas ausführlicherer Begründung wäre auch nicht schlecht.
Überhaupt etwas zu begründen und Bezüge herzustellen wäre hilfreich.
Der Sinn dieses Forums ist nicht, anderen zu zeigen, wie toll man ist, sondern weiterzuhelfen.
Sollte das von dir nicht so gemeint sein, tut es mir leid, aber es sieht ganz danach aus.
Hallo!
Ich habe dazu noch eine Frage: Überlebt der Impuls eines
Körpers immer weiter?
Solange keine äußeren Kräfte wirken, bleibt der Impuls erhalten.
Beispiel:
Ein Stein fliegt durch die Gegend und seine kinetische Energie
soll ihm entzogen werden. Dazu benutzt man einen Zylinder, auf
dessen Kolben der Stein trifft. Der Stein schiebt den Kolben
und komprimiert das dahinterliegende Gas. Dieser Gasstrom kann
dann mit einer Turbine genutzt werden.
Meine Frage:
Wird der Impuls des Steins komplett geschluckt? Also wenn der
Zylinder auf einem Boot stünde, würde das Boot dann fahren,
nachdem der Stein den Kolben getroffen hätte? (Die Apparatur
soll ideal arbeiten.)
Ja. Es ist vollkommen wurscht, wie der Stein abgebremst wird. Entscheidend ist, dass alle Körper, die bei dem Aufprall beteiligt waren, sich zusammen den Impuls des Steins vor dem Stoß teilen. Wichtig ist: „… alle Körper gemeinsam…“! (In Deinem Beispiel wären alle Körper: Stein, Boot mit Turbine, Luft)
Wie sich jeder einzelne davon bewegt, hängt davon ab wie der Kontakt war: elastisch oder unelastisch? gerade oder schief? usw.
Ein verblüffend einfaches und einfach verblüffendes Gesetz ist der Schwerpunktsatz: Wenn auf eine Menge Körper keine äußeren Kräfte wirken, dann bewegt sich der Schwerpunkt dieser Körper gleichförmig und geradlinig oder verharrt in Ruhe. Dabei sind alle Arten von Wechelswirkungen zwischen den Körpern erlaubt! Die Körper dürfen gegeneinander stoßen, sich gegenseitig anziehen, aneinander festkleben, auseinanderbrechen, explodieren, schmelzen und verdampfen, … Der gemeinsame Schwerpunkt bleibt dadurch völlig unbeeindruckt.
Michael
Hallo!
Danke für die Antowrt!
Ja. Es ist vollkommen wurscht, wie der Stein abgebremst wird.
Entscheidend ist, dass alle Körper, die bei dem Aufprall
beteiligt waren, sich zusammen den Impuls des Steins vor dem
Stoß teilen.
Die Luft gibt den Impuls an die Turbine weiter. Das passiert ideal. Also sollte doch kein Restimpuls übrig bleiben, der das Boot beschleunigt.
Außerdem würde doch dann Energie dupliziert werden. Wenn die gesammte kinetische Energie auf die Luft und somit auf die Turbine übertragen wurde, dann bleibt doch nichts fürs Boot.
Das ist ja wohl das arroganteste was ich in dem letzten 10 Minuten gehört habe.
*OMG*
Die Luft gibt den Impuls an die Turbine weiter. Das passiert
ideal. Also sollte doch kein Restimpuls übrig bleiben, der das
Boot beschleunigt.
Außerdem würde doch dann Energie dupliziert werden. Wenn die
gesammte kinetische Energie auf die Luft und somit auf die
Turbine übertragen wurde, dann bleibt doch nichts fürs Boot.
wieso willst du mit dem stein eine turbine antreiben? wenn du diese wikingertechnik anwendest, brauchst du auch keine turbine:smile: wirf einen stein an das boot und es wird sich bewegen.
wenn du ihn an einen kolben wirfst, luft in einem zylinder komprimiert und darüber eine turbine antreibt, würde ein teil(je nach höhe) der kinetischen energie durch die komprimierung in wärme und reibung umgewandelt werden. spar dir die turbine - sie würde nur energie verschlucken. unter realistischen bedingungen würde wahrscheinlich gar nichts passieren. vielleicht ein kaputter stein oder kolben.
die impulserhaltung macht nur sinn, wenn du keine verformung hast. sobald sich etwas verformt, wird energie für diese verformung benötigt.
wieso willst du mit dem stein eine turbine antreiben?
Ich will doch garnicht, dass sich das Boot bewegt. Ich möchte dem Stein seine kinetische Energie entziehen und mit der Turbine in Strom umwandeln. Dabei interessiert mich der Impuls, der auf den Zylinder übertragen wird und nicht nutzbar ist. Dieser Restimpuls würde dann das Boot zum Fahren bringen.
ich rekapituliere: du willst einen stein auf einen kolben werfen. dieser soll luft komprimieren. diese luft soll eine turbine antreiben. diese turbine soll einen generator antreiben und eine schiffsschraube.
der stein gibt seinen impuls an den kolben weiter. verloren geht energie über die reibung und die komprimierungsarbeit der luft im zylinder. die turbine wird sich vermutlich keinen millimeter bewegen und der kolben wieder zurückfahren - unter günstigsten bedingungen.
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Nein, so funktioniert das nicht.
Ich fasse mal zusammen, damit es übersichtlicher wird: Auf einem Schiff steht eine Maschine, die die kinetische Energie eines geworfenen Steins vollständig in elektrische Energie umwandeln kann (Es wird sich gleich rausstellen, dass das nicht ganz möglich ist…).
Wie die Maschine in ihrem Inneren funktioniert, ist vollkommen nebensächlich. Wichtig ist nur, dass sie fest mit dem Schiff verbunden ist (Sie darf trotzdem bewegliche Teile haben. Diese dürfen aber nicht vom Schiff herunterfallen).
Physikalisch passiert nun folgendes: Der Stein gibt seine komplette kinetische Energie an die Maschine ab. Das bedeutet, dass er danach eine Geschwindigkeit von 0 hat. Folglich hat er auch seinen gesamten Impuls an die Maschine übergeben. Das führt dazu, dass das gesamte Schiff mit Maschine auf eine gewisse Geschwindigkeit u beschleunigt wird. Ein Teil der kinetischen Energie des Steins wird also gar nicht in elektrische Energie umgewandelt, sondern in die kinetische Energie des Schiffs.
Zahlenbeispiel:
Masse des Steins: m = 1 kg
Geschwindigkeit des Steins: v = 10 m/s
=> Energie des Steins: E1 = 1/2 m v² = 50 J
=> Impuls des Steins: p = m v = 10 Ns
Masse des Schiffs inklusive Maschine: M = 1000 kg
=> Geschwindigkeit des Schiffs nach dem Stoß: u = p/m = 0,01 m/s
=> Energie des Schiffs nach dem Stoß: E2 = 1/2 M u² = 0,05 J
=> Energieüberschuss (= elektrische Energie: ΔE = E1 - E2 = 49,95 J
Wie Du siehst, ist die elektrische Energie um so höher, je größer die Masse des Schiffs ist. Ist auch logisch: Ein träger Kahn wird kaum durch einen einzigen Steinwurf beschleunigt.
Michael
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
ich rekapituliere: du willst einen stein auf einen kolben
werfen. dieser soll luft komprimieren. diese luft soll eine
turbine antreiben. diese turbine soll einen generator
antreiben
ja
und eine schiffsschraube.
nein^^
Der Strom soll nicht zur Bewegung des Schiffes genutzt werden, sondern einfach gespeichert werden oder was weiß ich.
Gruß
peak
Hallo!
Ich hab’ noch ein paar Fragen:
=> Impuls des Steins: p = m v = 10 Ns
Masse des Schiffs inklusive Maschine: M = 1000 kg
=> Geschwindigkeit des Schiffs nach dem Stoß: u = p/m =
0,01 m/s
Was wäre, wenn das Schiff die Masse von 1 kg hätte? Würde sich der Kolben dann garnicht bewegen, da keine Restenergie übrig bliebe?
Was wäre, wenn es leichter als 1 kg wäre?
Aus deiner Antwort schließe ich, dass der Impuls des Steins ein abgeschlossenes bewegliches System mit genau diesem Impuls beschleunigt, egal was in dem System passiert.
Doch überträgt der Stein nicht auch einen Impuls an den Kolben, dieser dann an die Luft übertragen wird und der dann an die Turbine, die ihn schließlich in Strom umwandelt?
Oder wird dieser Teilimpuls wieder zur Beschleunigung des Bootes genutzt?
Der Kolben drückt ja die Luft zusammen, diese drückt aber wieder auf die Rückwand des Zylinders und beschleunigt das Boot?!
Zur besseren Vorstellung ein Bild:
www.bilder-speicher.de/07062812209676.gratis-foto-ho…
Danke für deine Hilfe, deine Antwort hat mir weitergeholfen!,
Gruß
peak
Hallo!
=> Impuls des Steins: p = m v = 10 Ns
Masse des Schiffs inklusive Maschine: M = 1000 kg
=> Geschwindigkeit des Schiffs nach dem Stoß: u = p/m =
0,01 m/s
Was wäre, wenn das Schiff die Masse von 1 kg hätte? Würde sich
der Kolben dann garnicht bewegen, da keine Restenergie übrig
bliebe?
Was wäre, wenn es leichter als 1 kg wäre?
Damit der Stein tatsächlich auf eine Geschwindigkeit von v=0 abgebremst werden kann, muss der Stoßpartner mindestens eine Masse von 1 kg haben (sonst fliegt der Stein nach dem Zusammenprall weiter. Wenn das gesamte Schiff nur eine Masse von 1 kg hat, dann besteht es ausschließlich aus dem Kolben. Jede Anordnung, die den Stein abbremsen kann und über Teile verfügt, die von dem Stein gar nicht getroffen werden, hat eine Masse, die größer ist als 1 kg.
Aus deiner Antwort schließe ich, dass der Impuls des Steins
ein abgeschlossenes bewegliches System mit genau diesem Impuls
beschleunigt, egal was in dem System passiert.
… unter der Voraussetzung, dass der Stein tatsächlich auf eine Geschwindigkeit von v=0 abgebremst wird. Das ist richtig, ja.
Doch überträgt der Stein nicht auch einen Impuls an den
Kolben, dieser dann an die Luft übertragen wird und der dann
an die Turbine, die ihn schließlich in Strom umwandelt?
Impuls wird nicht in Strom umgewandelt.
Oder wird dieser Teilimpuls wieder zur Beschleunigung des
Bootes genutzt?
Diese Frage habe ich eigentlich schon beantwortet: Das gesamte Schiff mit allen Teilen schluckt den Impuls. Die Luft gehört ausdrücklich zum Schiff hinzu. Könnte die Luft das Schiff verlassen, dann sähe es anders aus.
Der Kolben drückt ja die Luft zusammen, diese drückt aber
wieder auf die Rückwand des Zylinders und beschleunigt das
Boot?!
genau.
Michael
ich rekapituliere: du willst einen stein auf einen kolben
werfen. dieser soll luft komprimieren. diese luft soll eine
turbine antreiben. diese turbine soll einen generator
antreiben
ja
und eine schiffsschraube.
nein^^
Der Strom soll nicht zur Bewegung des Schiffes genutzt werden,
sondern einfach gespeichert werden oder was weiß ich.
aaaaaachsooooooo…na das relativiert natürlich alles:smile:
soll der stein die luft im zylinder so lange komprimieren, bis er v=0 hat?
der stein schiebt das schiff schon während der komprimierung der luft…wenn du das meinst.
günstiger wäre
wenn du genau den prozess, bei dem der stein auf den kolben trifft beschreiben würdest…denn wenn jeder jeden möglichen fall von anfang bis ende erklärt und du dies verneinst, versteht keiner, was der andere will.
ich erinnere an die ursprungsfrage: stein trifft auf schiff - schluss.
welchen teilprozess willst du genau betrachten?
Vielen Dank, habe jetzt alles verstanden!
Das ganze Problem war größtenteils, dass der Unterschied zwischen Impuls und kinetischer Energie für mich etwas unlogisch war… Aber naja, jetzt ist es glaube ich klar.
Nochmal Danke!
Gruß
peak