Ein beweglicher Kolben in einem Zylinder

Question

Bei folgender Aufgabenstellung habe ich Probleme:

a) Im Weltraum wirkt doch lediglich die Kraft der Feder auf den Kolben, daher müsste ja der

    Kolben in der Stellung X₀ sein oder ?

bei b) und c) fällt mir leider nichts ein.

Answer 1

Meine Meinung

a.) in der entspannten Federstellung Innen und außen Vakuum.
b.) in der entspannten Federstellung. Ist die Feder zusammendrückbar
wird der äußere Luftdruck die Feder zusammendrücken da innen Vakuum ist.
c:) in der entspannten Federstellung. Ist die Feder zusammendrückbar
wird der äußere Luftdruck die Feder zusammendrücken da innen Vakuum ist
aber nicht so stark wie bei b.)

Comments

klingt sehr logisch.

Hast du vielleicht auch noch eine Idee, wie man es mit einer Formel als Bsp. unterlegen kann ?

Gruß

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b.) Die Feder wird zusammengedrückt bis
D * s = p0 * A

Federkonstante D
s oder Δ s : zusammengedrückter Weg
p0 Luftdruck auf Meereshöhe
A : die Kolbenfläche

c.) Die Feder wird zusammengedrückt bis
D * s = p * A

p : Luftdruck in der Höhe h

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Ok soweit verstehe ich das alles.

Also die Kraft die auf die Feder wirkt bekomme ich mit

p=F/A → F=p*A

und den Druck in Abhängigkeit von der Höhe durch die

Barometrische Höhenformel:

p(h)=p0*exp((-p0*g*h)/p0)

wenn ich diese Formel richtig verstehe, nimmt ja nun der Druck umso höher

exponentiell ab ?!

Die Federkraft berechnet wie folgt: F=D*s

Da bei Aufgabe a) ein Kräftegleichgewicht herrscht

p*A=D*s

Da der Druck gleich 0 und die Auslenkung s=0 → Feder in entspannter Lage.

Wie kann ich aber nun den exakten Punkt der Feder wissen, ohne gegebene Zahlenwerte

die ich ausrechnen kann ?

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a.) Vakuum ist innen und außen. p = 0. Es wird kein
Druck auf den Kolben ausgeübt.

Luftdruck : Das alleroberste Luftmolekül drückt auf das
darunter. Das wiederum auf das darunterliegende usw.

Der Luftdruck erhöht sich nach unten.
Zudem wird die Luft auch noch zusammengedrückt und das
spez.Gewicht erhöht sich.
Das alles wird wohl in der Formel berücksichtigt.

Merken für den Luftdruck : steige ich auf einen hohen Berg wird
die Luft " dünner ".

Quantitativ braucht nichts berechnet zu werden.
Wahrscheinlich ist bei b.) und c.) gemeint. Der Kolben
verschiebt sich von x0 nach x.

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so ungefähr habe ich es mir vorgestellt, ich schätze aber mal, es ist dennoch zu viel des guten ... und es würde sicherlich auch mit einer einfachen Erklärung genügen.

Wieder Danke für deine Hilfe.

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Hallo Norbert,

ich halte es auch für ein zuviel des Guten. Wenn jemand interessiert
an den Vorgängen ist kann er natürlich auch die allgemeinen Formeln
aufstellen.

Bei a.) liegt aber bei dir ein Denkfehler vor.
Es ist innen und Außen VAKUUM.
Der Kolben befindet sich bei x0.

Die barometrische Höhenformel kann gar keine Verwendung finden
da im Weltraum kein Luftdruck vorhanden ist.

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Stimmt du hast Recht, daran habe ich gar nicht mehr gedacht ...