Phsysikalisches Problem
 

Hi, ich hoffe dass sich hier einige mit Physik auskennen. Ich schreib am Freitag eine Klausur über das Thema Impuls/Beschleunigung etc.
Aber an einer Aufgabe komme ich einfach nicht richtig weiter.
Ein Auto der Masse 1000kg (m) wird durch eine Kraft von einer Mächtigkeit 4000 N von 50 km/h auf 100km/h beschleunigt.
a) Wielange braucht es dazu?
b) Welchen Weg legt das Auto in der Zeit zurück?

Bei a habe ich bisher
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Stimmt das soweit??
Und zu b habe ich gar nichts, denn ich weiß nicht welche Formel ich da anwenden muss.. kann ja da einer helfen?? Danke im Voraus!

Deine Rechnung zu a) ist soweit richtig, müsste stimmen...kann mich aber auch irren, habe es jetzt nicht genau nachgerechnet.

b) kann ich versuchen zu erklären, weiß allerdings nicht wie man die ganze Deltas etc macht^^

Da du nun die Zeit hast, musst du die Beschleunigung "a" ausrechnen.
a * t = V --> V/t = a

a ergibt sich aus der Differenz der 2 Geschwindigkeiten(wir gehen von einer gleichförmigen Beschl aus), also 50 km/h bzw 50/3,5 m/s, durch die Zeit(3,472 s).
Ergebnis a = 4,000256016

Die Formel der Strecke für eine gleichförmige Beschleunigung mit Anfangsgeschwindigkeit "V0" lautet:
a/2 * t² + V0 * t

Ergebnis: 72,33333....

Es legt also eine Strecke von 72,33m zurück, während es mit einer Kraft von 4000N geschoben wird.

-- für das Ergebnis gebe ich keine Gewähr! Habe es gerade so ausgerechnet und mein bestes gegeben! Wäre nett, wenn du mir berichtest ob es stimmt :T --

btw.: mit welchem Programm kann man mathematische Rechnungen anschaulich darstellen?

@nerowenger
Klasse :) Hatte dasselbe (72,33796m) auf meiner rechnung auch raus, aber ich war mir absolut nicht sicher ob der term richtig wäre..
Ich habe es mit der Formel für die Strecke einer konstanten Beschleunigung gemacht.
BTW, so ein Teil heisst Formel Editor, gibts in WinWord , office und auch im Internet, zum Beispiel [Link nur für registrierte und freigeschaltete Mitglieder sichtbar. Jetzt registrieren...]
Okay, ich habe die Formel als das kennengelernt :
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also die null bei t(0) soll unten liegen.

Habe dort jedoch keinen Plan was das s(t) bzw. t(0) bedeutet. Was soll das in der Klammer ??
EDIT Ich hab grad nochmal nachgeschaut und hab herausgefunden ,dass ich doch anders auf dasselbe Ergebniss gekommen bin.
Ich habe den mittleren Wert der beiden Geschwindigkeiten ausgerechnet, 75 km/h, dann in m/s = 20,8333 meter /s , und dann die normale Formel ....
Delta s =v*Delta t sprich 20,833m/s * 3,427s = 72,33796 m....

Ich habe zwar auch die Formel für eine gleichförmige Beschleunigung benutzt, leider kam ich da auf ein völlig falsches Ergebniss :
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Ich denke dass ich ein falsches t² habe, weiß aber nicht genau wo der fehler lokalisiert ist >.>

also deine Rechnung a) passt soweit, und die Rechnung b) von neroweger passt auch fast, nur die beschleunigung a is eigentlich falsch (wenn auch fast richtig). Ich geb dir hier mal für a) noch nen andern Lösungsweg der dir dann auch für b) hilft:

PS: das symbol delta schreib ich als d.

a)
F = m*a (F = Kraft; m = Masse; a = Beschleunigung)
a = F/M
a = 4000N/1000kg (N= kgm/s²)
a = 4 m/s²

v=a*t (v = Geschwindigkeit; t = Zeit)
dv=a*dt
dt=dv/a
dt=(13,89m/s)/(4m/s²)
dt=3,472s

b)
s(t)=0,5 *a*t² + v0*t (s(t) = Strecke in abhängigkeit der Zeit; v0 = Anfangsgeschwindigkeit)
s(t)=0,5 *(4m/s²)*(3,472s)² + (13,89m/s)*3,472s
s(t)= 72,34m

Ich geb übrigens auf das Ergebnis Gewähr, ich weiss das ich es richtig mach :)
Die einzige Aufgabe die ich dir überlasse ist die Anzahl gültiger Stellen rauszufinden, sonst hättest ja gar nix mehr zu tun :)

@zumbum: was meinst du mit anschaulich darstellen?
gute mathematikprogramme sind z.b.: maple, mathematica (mein favorit)
nur zum darstellen (z.b. für Facharbeiten, Diplomarbeite, etc ..): Latex (ist ne Programmiersprache um wissenschaftliche Texte zu erstellen, muss man sich ne gewissen zeit einarbeiten und geht nicht von jetzt auf gleich)

s(t) bedeutet, dass die Funktion s (zurückgelegte Strecke) von der Variablen t (Zeit) abhängt
t(0) bedeutet, dass dies dein Startzeitpunkt ist.

Danke für deine Anleitung, du hast es geschafft, es präzise aber dennoch verständlich auf den Punkt zu bringen :) Woher kannst du das alles? Könntest du mir in dem Edit bitte nochmal meine zweite (falsche) Formel zu errechnung der Strecke anschauen, und mir sagen, was falsch ist?

Das musst du mir aber mal erklären :confused:
V(Geschwindigkeit) setzt sich doch aus a(Beschleunigung) multipliziert mit t(Zeit) zusammen.
Kommt mein Rechenfehler(die letzten Kommastellen) daher, dass ich evtl einen gerundeten Wert von Aufgabenteil a) genommen habe?
Wenn nicht, dann müsste eine der Formeln falsch sein...entweder F = m*a oder V = a*t
Deine Rechnung scheint plausibel, nur wieso habe ich eine ungerade Zahl?

Ich habs studiert und deshalb ein Diplom in Physik :)

Bei deinem Edit hast du vergessen die Anfangsgeschwindigkeit in die Berechnung der zurückgelegten Strecke miteinzubeziehen.
Also dass du schon 50 km/h fährst bevor du mit der Beschleunigung anfängst.
Das ist in der Formel
s(t)=0,5 *a*t² + v0*t
der Term v0*t
Füg den noch hinzu und du kommst aufs richtige Ergebnis.
Mit deiner Formel (also der erste Teil: s(t)=0,5 *a*t²) berechnest du die zurückgelegte Strecke bei gleichförmiger Beschleunigung aus dem Stillstand. Also bei Anfangsgeschwindigkeit 0 km/h (entspräche dann bei der langen Formel v0 = 0 und somit fällt dort der zweite Term weg.

greets

@neroweger:
jop, weil du den gerundeten wert aus teil a genommen hast. Mit ungerundeten Werten kommst du auch auf genau 4,0.
Da man aber F und m gegeben hat und man a direkt aus a =F/m (Kraftgleichung F= m*a) bekommt, ist das der schnellste, übersichtlichste und sauberste weg :)

Danke für die Erklärung.. Mein Physiklehrer hat uns für das "t-s" gesetz die Formel s(t) =1/2*a*t² gegeben, kein Wort von Anfangsgeschwindigkeit.. Danke , jetzt weiß ichs besser :D
Außerdem haben wir N=kg*m gelernt und für den Impuls p = kgm/s und nicht s²... >.> lernt man das erst später oder lag das am lehrer?
Ich zitiere unser Buch : "Die Einheit des Impulses ist 1kgm/s oder auch 1Ns" , daraus kann auch auch folgern dass N = kgm sein muss. Wo liegt der Haken?

Sprech ihn mal auf das Berechnen von Strecken bei Körpern mit bereits vorhandener Anfangsgeschwindigkeit an(wenn du dir das, was wir dir jetzt gezeigt haben noch merkst, kannst du gut mitmachen :T ) - das gehört eigentlich zum Grundwissen für physikalische Gesetze.
Wie die s² berechnet wird weiß ich leider auch nicht (...mehr). Vielleicht kann uns der Diplomphysiker helfen? :)
PS: Mache auch gerade Phy GK11. Die genannten Formeln haben wir am Anfang des Schuljahres durchgenommen, daher solltest du das Thema mal ansprechen.

was meinst du mit "t-s" gesetz? kann mit dem ausdruck ehrlich gesagt nicht viel anfangen...
Ihr habt bestimmt vor der beschleunigung die gleichmäßige bewegung gelernt, also:
s = v*t
du kannst die beschleunigung von nem fahrzeug mit ner anfangsgeschwindigkeit in zwei komponenten aufteilen, einmal die konstante bewegung die der ersten Komponente entspricht, also s1 = v*t und dann noch die beschleunigte bewegung als zweite komponente, also s2 = 1/2 * a *t², wenn du das zusammenfügst bekommst du dann die gesamte strecke s = s1 +s2. Das könnte man dann als Transferleistung abstempeln und vielleicht hat er es euch deshalb nicht gesagt, damit ihr bissl nachdenkt und vielleicht draufkommt und euch dann umso mehr freut :)

also die einheit für ne Kraft ist Newton, das Einheitszeichen ist N und N = kg*m/s²
das lernt auch ihr schon so, anders wäres nämlich falsch, schau mal in deine Formelsammlung da stehts so drinnen. Wenn du die blaue Formelsammlung (von Hammer/Hammer) hast stehts auf der seite vor der seite mit der roten markierung.

Der Impuls p setzt sich zusammen aus Masse * Geschwindigkeit, also p = m * v
also ist die Einheit für den Impuls [p] = kg*m/s (wenn man die Einheit von ner Größe meint, schreibt man die Grüße in eckigen Klammern)
Ich weiss jetzt nicht wo dein s² herkommt ...

Der Haken ist dass du falsch gerechnet hast:

1 kg*m/s = 1 Ns / :s
=> N = kg*m/s²

Jetzt seh ich grad:
Bei deiner Berechnung von Aufgabe a) in der vorletzten Zeile sind deine Einheiten falsch.

du hast

(13888,88 kgm/s)/4000 * kg*m = 3,472 s

Wenn du die Einheiten auf der linken seite zusammenfasst bekommst du aber:
kg²*m²/s

richtig wäre für deine linke seite:
(13888,88 kgm/s)/(4000 * kg*m/s²)
dann bleibt nach zusammenfassen für deine Einheiten nur s übrig

Welches s² meinst du jetzt? das von N = kg*m/s² ?
Vielleicht hilft das zum besseren Verständnis.
Mit der Einheit Newton beschreibt man eine Kraft.
Die Kraftgleichung Kraft = Masse * Beschleunigung (F = m*a) kennste ja, die Einheiten für Masse (kg) und Beschleunigung (m/s²) auch, setz das zusammen und du bekommst
N = kg *m/s²

:)

kann die berechnung und ergebnisse von blubblub bestätigen. alles richtig. um auf das vollständige bewegungsgesetz zu kommen, reicht es, wenn man zwei mal d^2 s /dt^2 = a integriert. es entstehen zwei integrationsvariablen, eben die geschwindigkeit zur zeit t0 und der ort zur zeit t0.

blubblub interesse halber, über was hast du deine doktorarbeit geschrieben ?

Doktorarbeit noch keine, die Diplomarbeit im Bereich Astroteilchenphysik (Gammastrahlungsastronomie).