Physik ; Hausaufgaben zu Umwandlung von Energie

Question

Hallo!

Momentan ist in Physik das Thema Energieumwandlung. Jetzt haben wir schon schwierigere Aufgaben, und ich weiß nicht mehr, wie ich bei Aufgaben mit Gefälle etc. vorgehen soll! Ich brauche dringend Hilfe bei Folgenden Aufgaben :

Bei einem LKW versagen beim Bergabwärtsfahren die Bremsen. Glücklicherweise gibt es an dieser Steigung Bremsstrecken, die von der Straße abbiegen und steil ansteigen. Der Fahrer lenkt deßhalb seinen LKW mit 90km/h auf eine dieser Bremsstrecken, die unter einem Winkel von 14° gegen die Waagerechte ansteigt. Bestimmen Sie, wie weit der LKW die Bremsstrecke hinauf fährt, wenn ca. 20 Prozent der anfänglichen Bewegungsenergie durch Reibung und Luftwiderstand in innere Energie umgesetzt werden.

Außerdem habe ich mir Gedanken zu dieser Aufgabe geacht:

Eine Trampolinspringerin (m1 = 50kg) hat in jeder Hand eine Hantel (m2 = 5kg) Sie springt aus einer Höhe von 2m auf das Sprungtuch. Als sie den tiefsten Punkt erreicht hat, wirft sie beide Hanteln zur Seite. Wie hoch kommt sie, wenn man von Reibung und Luftwiderstand absieht?

Veieln Dank schon Im Vorraus für die Hilfe!

Answer 1

Eine Trampolinspringerin (m1 = 50kg) hat in jeder Hand eine Hantel (m2 = 5kg) Sie springt aus einer Höhe von 2m auf das Sprungtuch. Als sie den tiefsten Punkt erreicht hat, wirft sie beide Hanteln zur Seite. Wie hoch kommt sie, wenn man von Reibung und Luftwiderstand absieht?

Verlust an E ( pot ) beim Fall nach unten.

m* g * h = ( 50 + 5 * 2 ) * g * 2

Wieder nach oben

m * g * h = 50 * g  * h

( 50 + 5 * 2 ) * g * 2 =  50 * g  * h
60 * 2 = 50 * h
h = 2.4 m

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Bei einem LKW versagen beim Bergabwärtsfahren die Bremsen. Glücklicherweise gibt es an dieser Steigung Bremsstrecken, die von der Straße abbiegen und steil ansteigen. Der Fahrer lenkt deßhalb seinen LKW mit 90km/h auf eine dieser Bremsstrecken, die unter einem Winkel von 14° gegen die Waagerechte ansteigt. Bestimmen Sie, wie weit der LKW die Bremsstrecke hinauf fährt, wenn ca. 20 Prozent der anfänglichen Bewegungsenergie durch Reibung und Luftwiderstand in innere Energie umgesetzt werden.

Bewegungsenergie

v = 90 km/h = 25 m / sec
m : Masse
1/2 * m * v^2 = 1/2 * m * 25^2 m/s

20 % Verlust
1/2 * m * 25^2  * 0.8 = 250 * m

Wird umgewandelt in Lageenergie
g = 9.91 m/s^2
250 * m = m * g * h
h = 25.48 m

Bremsweg : Hypotenuse Steigungsdreieck
sin ( 14 ) = 25.48 / l
l =  105.32 m

Bitte alles überprüfen und bei Bedarf nachfragen.

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Wie kommt man auf die 25m/sec? Und woher kommen später die 0,8?

Danke für diesen ausführlichen Rechenweg und die Erklärung mit der Energieumwandlung!

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Umrechung von km/h aus m/sec
90 km/h = 90 * 1000 m/h =
90 * 1000 / 3600 m/sec
25 m/sec

Kinetische Energie

1/2 * m * 25²

20 % Verlust
1/2 * m * 25²  * 0.2

Oder direkt
1/2 * m * 25²  - ( 1/2 * m * 25²  * 0.2 )
1/2 * m * 25²  * ( 1 -0.2 )
1/2 * m * 25²  * 0.8

Answer 2

Bei einem LKW versagen beim Bergabwärtsfahren die Bremsen. Glücklicherweise gibt es an dieser Steigung Bremsstrecken, die von der Straße abbiegen und steil ansteigen. Der Fahrer lenkt deshalb seinen LKW mit 90km/h auf eine dieser Bremsstrecken, die unter einem Winkel von 14° gegen die Waagerechte ansteigt. Bestimmen Sie, wie weit der LKW die Bremsstrecke hinauf fährt, wenn ca. 20 Prozent der anfänglichen Bewegungsenergie durch Reibung und Luftwiderstand in innere Energie umgesetzt werden.Wenn die Masse des LKW Mx kg ist:

E_kin = 0,5*x kg *v² = 4050x kg * km² /  h² 

= 4050x * kg * (5/18)² * m² / s²


= 312,5x * kg * m² / s²

= 312,5x * Nm

20% ab gibt  250x Nm .


Also muss dies in potentielle Energie umgewandelt werden,


also die x kg auf eine Höhe h angehoben werden, damit gilt


x kg * g * h =  250x Nm    Nun kürzt sich x raus:          g*h = 250 m² / s²       | 9,82 m/s² 

             h = 25,5 mDa der Winkel 14° ist, gilt für die Länge L der Bremsstrecke:sin(14°) =  25,5 m /  L  

L   = 25,5 m / sin(14°)  = 105 m