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[quote="Howi"][b]Meine Frage:[/b] Ich komme bei folgender Physikaufgabe nicht weiter. Insbesondere Teilaufgabe e und f. Kann mir jemand den Lösungsweg sagen, bzw. das Ergebnis angeben? Aufgabe 1: Bearbeitungszeit: 30 Minuten Der Bugatti Veyron 16.4 ist ein Supersportwagen von Bugatti Automobiles, der unter dem Markennamen Bugatti vom Fahrzeugkonzern Volkswagen AG entwickelt wurde. Das Fahrzeug hat mehrere Geschwindigkeitsrekorde gebrochen und ist aktuell (2015) das schnellste seriengefertigte Automobil der Welt. Technische Daten (Bugatti Veyron 16.4) + Angaben: Motorleistung: 1200 PS Beschleunigung von 0 ? 100 km/h: 2,7 s Höchstgeschwindigkeit: 415 km/h Bremsweg (Vollbremsung) von 100 ? 0 km/h: 36,7 m Leergewicht: 2026 kg Gewicht des Fahrers: 74 kg Rollwiderstandskoeffizient: 0,015 Strömungswiderstandskoeffizient: 0,36 Stirnfläche (des Autos): 2 m² Luftdichte bei 20 ° C: 1,2041 kg/m³ a) Wie viel Meter pro Sekunde legt das Auto bei Höchstgeschwindigkeit zurück? (0,5 P) b) Wie groß ist die mittlere Beschleunigung von 0 ? 100 km/h? (1 P) c) Erfährt ein frei fallender Mensch, oder der Fahrer des Bugatti Veyrons aus Teilaufgabe b) eine größere Beschleunigung (Begründung)? (0,5 P) d) Berechnen Sie die mittlere ?Bremsbeschleunigung? bei einer Vollbremsung von 100 ? 0 km/h. (1,5 P) e) Berechnen Sie nun zu wie viel Prozent der Motor ausgelastet ist, wenn Sie mit der Höchstgeschwindigkeit von 415 km/h leicht bergauf (Steigung 1,75 %) fahren. (9 P) Hinweise zur Teilaufgabe e): - Beachten Sie den Luftwiderstand, die Rollreibung und die Steigung - Außentemperatur = 20 ° C - 1 kW = 1,3596 PS - Verlustleistung (z. B. durch Getriebe und Antriebsstrang) = 20 % f) Wie hoch sind die Benzinkosten, wenn Sie 1 Minute lang mit Höchstgeschwindigkeit fahren? (2,5 P) Hinweise zur Teilaufgabe f): - Dichte Superbenzin = 740 kg/m³ - Heizwert Superbenzin = 12 kwh/kg - Preis Superbenzin = 1,5 ?/Liter [b]Meine Ideen:[/b] keine Ahnung![/quote]
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GvC
Verfasst am: 24. Feb 2015 13:15
Titel:
Howi hat Folgendes geschrieben:
Wie geht aber jetzt Aufgabe f)?
Sind schon die Aufgabenteile a) bis e) seltsam genug, so wird es im Aufgabenteil f) vollkommen unrealistisch, da über den Motorwirkungsgrad (maximal ca. 35%) keine Angaben gemacht werden. Offenbar soll davon ausgegangen werden, dass nur die Energie, die sich aus der in Aufgabenteil e) ermittelten Leistung ergibt, durch den Kraftstoff zugeführt zu werden braucht. Tatsächlich dürfte der Kraftstoffverbrauch aufgrund des Motorwirkungsgrades jedoch etwa dreimal so hoch sein. Die Rechnung ergibt sich aus dem Energieerhaltungssatz:
Dabei ist
P
ges
= die unter e) errechnete Leistung
t = Fahrzeit (1 Minute)
m
B
= Masse des verbrauchten Benzins
H = Heizwert Benzin
Das verbrauchte Benzinvolumen ergibt sich aus dem Zusammenhang mit der Benzindichte
Also
Die Kosten für die einminütige Fahrt
mit
K = Kosten
BP = Benzinpreis (pro Liter)
Hier lassen sich nun die gegebenen bzw. errechneten Größen mit Zahlenwert
und
Einheit einsetzen.
Aber wie gesagt: Die tatsächlichem Kosten dürften etwa dreimal so hoch sein.
Howi
Verfasst am: 24. Feb 2015 09:18
Titel:
Also ich hab jetzt folgende Formel für die Leistung:
mit a = 1 Grad
P ges = v*m*g*(sin(a)+cos(a)) + 0,5*luftdichte*cw*A*v^3
P ges = 741 kW = 1008 PS
20% Verlust
1008PS/0,8 = 1260 PS
Also laut endlösung Stimmen die 1260 PS, was aber einer Auslastung des Motors von mehr als 100 % bedeutet, nämlich 1260/1200 = 1,05 = 105 %
Die Plausibilitätsprüfung der Musterlösung lautet, dass eine Leistungsschwanckung von 5 % zur Herstellerangabe durchaus gängig sei. Außerdem liegt der Verlustleistung nur ein grober Schätzwert zu Grunde.
Bei einer Fahrt mit Höchstgeschwindigkeit auf ebener Strecke, würde eine Motorleistung von 1189 PS benötigt werden, was ziemlich genau der Herstellerangabe von 1200 PS entspricht.
Wie geht aber jetzt Aufgabe f)?
bernd12345
Verfasst am: 23. Feb 2015 19:33
Titel:
Howi hat Folgendes geschrieben:
Also ich hab einfach in die Formel für Luftwiderstand die Werte eingesetzt und hab 5760 Newton als Ergebnis.
Jetzt will ich die Arbeit ausrechnen. W = F * s
Aber ich hab doch gar kein s gegeben?
Für Reibung müsste doch gelten: = m*g*cos(a)*cr
F ges = F Reibung + F Luftwiderstand oder?
Wenn wir schon mit Kräften anfangen, dann wirkt aber auch noch die hangabtriebskraft, welche ja eigentlich nur den wirksamen teil der gewichtskraft angibt. Wir wollen ja bergauffahren. Wir können aber auch gleich mit arbeit rechnen. Heißt also reibarbeit, arbeit gegen den strömungswiderstand und hubarbeit.
Wie du richtig bemerkt hast, haben wir kein s gegeben. Aber wir können unser s ja durch zeit und geschwindigkeit ausdrücken und eine gescwhindigkeit haben wir ja. Was machen wir mit der zeit?
Achja...da fällt ja auf, dass der bernd12345 da noch was nach dem zusammenhNg zwischen arbeit und leistung gefragt hat.
Zu dem Zahlenwert für die Kraft: ich schlage vor wir rechnen erst nur mit buchstaben, basteln uns eine endgültige formel und setzen dann ein. Das erspart die 100 zwischenergebnisse. In deinem Heft kannst du das dann machen wie du willst, Ber hier sind wir besser beraten erst am ende einzusetzen. Also schreib mal die formel für die gesamtarbeit auf (mit formeleditor bitte).
Dann überlegyt du dir, wie s noch auszudrücken geht und setzt ein. Dann überlegen wir unsmal noch, wie man h aus der hubarbeit mit s und dann mit v und t ausdrückt und setzen das ein. Als letztes machen wir aus der arbeit eine leistung, durch einen simplen rechenschritt. Und dann, erst dann berechnen wir den wert und vergleichen mit der nutzbaren leistung.
Also los fang mal an!
Howi
Verfasst am: 23. Feb 2015 18:21
Titel:
Also ich hab einfach in die Formel für Luftwiderstand die Werte eingesetzt und hab 5760 Newton als Ergebnis.
Jetzt will ich die Arbeit ausrechnen. W = F * s
Aber ich hab doch gar kein s gegeben?
Für Reibung müsste doch gelten: = m*g*cos(a)*cr
F ges = F Reibung + F Luftwiderstand oder?
bernd12345
Verfasst am: 23. Feb 2015 18:11
Titel:
Howi hat Folgendes geschrieben:
Hi,
Also das sind meine Ergebnisse:
a) 115 m/s
B) 10,3 m/s2
C) Bugatti hat größere Beschleunigung da 10,3 größer als 9,81
D) -10,5 m/s2
Stimmt das soweit?
Die ersten drei sind in Ordnung, d muss ich erst nachrechnen, aber denke dass wird passen, wenn.du mit den Formeln umgehen kannst.
So und jetzt setz mal für die e an!
Howi
Verfasst am: 23. Feb 2015 18:02
Titel:
Hi,
Also das sind meine Ergebnisse:
a) 115 m/s
B) 10,3 m/s2
C) Bugatti hat größere Beschleunigung da 10,3 größer als 9,81
D) -10,5 m/s2
Stimmt das soweit?
bernd12345
Verfasst am: 23. Feb 2015 17:39
Titel:
Mit anderen Worten: welche arbeit muss verrichtet werden? Wie lautet der Zusammenhang zwischen Leistung und Arbeit? Womit stellen wir den Zusammenhang in der Aufgabe her, da wir ja offensichtlich die Leistung des Autos und die zuverrichtende Arbeit gegeben haben?
Alle diese Zutaten führen uns zur Lösung.
So und bitte...your turn!
bernd12345
Verfasst am: 23. Feb 2015 17:12
Titel: Re: Bugatti und Physik
Howi hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
Ich komme bei folgender Physikaufgabe nicht weiter. Insbesondere Teilaufgabe e und f. Kann mir jemand den Lösungsweg sagen, bzw. das Ergebnis angeben?
Aufgabe 1: Bearbeitungszeit: 30 Minuten
Der Bugatti Veyron 16.4 ist ein Supersportwagen von Bugatti Automobiles, der unter dem Markennamen Bugatti vom Fahrzeugkonzern Volkswagen AG entwickelt wurde. Das Fahrzeug hat mehrere Geschwindigkeitsrekorde gebrochen und ist aktuell (2015) das schnellste seriengefertigte Automobil der Welt.
Technische Daten (Bugatti Veyron 16.4) + Angaben:
Motorleistung: 1200 PS
Beschleunigung von 0 ? 100 km/h: 2,7 s
Höchstgeschwindigkeit: 415 km/h
Bremsweg (Vollbremsung) von 100 ? 0 km/h: 36,7 m
Leergewicht: 2026 kg
Gewicht des Fahrers: 74 kg
Rollwiderstandskoeffizient: 0,015
Strömungswiderstandskoeffizient: 0,36
Stirnfläche (des Autos): 2 m²
Luftdichte bei 20 ° C: 1,2041 kg/m³
a) Wie viel Meter pro Sekunde legt das Auto bei Höchstgeschwindigkeit zurück? (0,5 P)
b) Wie groß ist die mittlere Beschleunigung von 0 ? 100 km/h? (1 P)
c) Erfährt ein frei fallender Mensch, oder der Fahrer des Bugatti Veyrons aus Teilaufgabe b) eine größere Beschleunigung (Begründung)? (0,5 P)
d) Berechnen Sie die mittlere ?Bremsbeschleunigung? bei einer Vollbremsung von 100 ? 0 km/h. (1,5 P)
e) Berechnen Sie nun zu wie viel Prozent der Motor ausgelastet ist, wenn Sie mit der Höchstgeschwindigkeit von 415 km/h leicht bergauf (Steigung 1,75 %) fahren. (9 P)
Hinweise zur Teilaufgabe e):
- Beachten Sie den Luftwiderstand, die Rollreibung und die Steigung
- Außentemperatur = 20 ° C
- 1 kW = 1,3596 PS
- Verlustleistung (z. B. durch Getriebe und Antriebsstrang) = 20 %
f) Wie hoch sind die Benzinkosten, wenn Sie 1 Minute lang mit Höchstgeschwindigkeit fahren? (2,5 P)
Hinweise zur Teilaufgabe f):
- Dichte Superbenzin = 740 kg/m³
- Heizwert Superbenzin = 12 kwh/kg
- Preis Superbenzin = 1,5 ?/Liter
Meine Ideen:
keine Ahnung!
Wie sehen deine Lösungen zu a) bis d) aus?
Dann erstmal zur e):
Was hast du gegeben? Strömungswiderstand, Leistung des Autos, Stinfläche, Höchstgeschwindigkeit, Steigung.
Was brauchst du alles? Hier sollte man sich überlegen, wofür die Leistung deines Motors alles aufkommen muss. Zum einen müssen wir den Wagen bewegen, also brauchen wir kinetische Energie. Diese ist aber nicht einfach so zu erhalten. Wir haben einen Luftwiderstand, der dagegen Arbeitet. Dazu kommt der Rollwiderstand des Autos. All das muss überwunden werden um entsprechend so schnell zu fahren. Dazu wollen wir Bergauffahren, was bedeutet, dass auch noch Hubarbeit geleistet wird. Und natürlich ist unsere Energieübertragung nicht perfekt, dh. 20% gehen sind ohnehin nicht nutzbar. Jetzt habe ich alle Energieformen. Jetzt noch herausfinden, wie der Zusammenhang zwischen Energie und Leistung ist und ich kann notwendige Arbeit mit effektiv aufbringbarer Arbeit vergleichen. Um die f kümmern wir uns danach. Für a bis d möchte ich erstmal deine Lösungen sehen.
Und jetzt bist du dran!!!!
Howi
Verfasst am: 23. Feb 2015 15:06
Titel: Bugatti und Physik
Meine Frage:
Ich komme bei folgender Physikaufgabe nicht weiter. Insbesondere Teilaufgabe e und f. Kann mir jemand den Lösungsweg sagen, bzw. das Ergebnis angeben?
Aufgabe 1: Bearbeitungszeit: 30 Minuten
Der Bugatti Veyron 16.4 ist ein Supersportwagen von Bugatti Automobiles, der unter dem Markennamen Bugatti vom Fahrzeugkonzern Volkswagen AG entwickelt wurde. Das Fahrzeug hat mehrere Geschwindigkeitsrekorde gebrochen und ist aktuell (2015) das schnellste seriengefertigte Automobil der Welt.
Technische Daten (Bugatti Veyron 16.4) + Angaben:
Motorleistung: 1200 PS
Beschleunigung von 0 ? 100 km/h: 2,7 s
Höchstgeschwindigkeit: 415 km/h
Bremsweg (Vollbremsung) von 100 ? 0 km/h: 36,7 m
Leergewicht: 2026 kg
Gewicht des Fahrers: 74 kg
Rollwiderstandskoeffizient: 0,015
Strömungswiderstandskoeffizient: 0,36
Stirnfläche (des Autos): 2 m²
Luftdichte bei 20 ° C: 1,2041 kg/m³
a) Wie viel Meter pro Sekunde legt das Auto bei Höchstgeschwindigkeit zurück? (0,5 P)
b) Wie groß ist die mittlere Beschleunigung von 0 ? 100 km/h? (1 P)
c) Erfährt ein frei fallender Mensch, oder der Fahrer des Bugatti Veyrons aus Teilaufgabe b) eine größere Beschleunigung (Begründung)? (0,5 P)
d) Berechnen Sie die mittlere ?Bremsbeschleunigung? bei einer Vollbremsung von 100 ? 0 km/h. (1,5 P)
e) Berechnen Sie nun zu wie viel Prozent der Motor ausgelastet ist, wenn Sie mit der Höchstgeschwindigkeit von 415 km/h leicht bergauf (Steigung 1,75 %) fahren. (9 P)
Hinweise zur Teilaufgabe e):
- Beachten Sie den Luftwiderstand, die Rollreibung und die Steigung
- Außentemperatur = 20 ° C
- 1 kW = 1,3596 PS
- Verlustleistung (z. B. durch Getriebe und Antriebsstrang) = 20 %
f) Wie hoch sind die Benzinkosten, wenn Sie 1 Minute lang mit Höchstgeschwindigkeit fahren? (2,5 P)
Hinweise zur Teilaufgabe f):
- Dichte Superbenzin = 740 kg/m³
- Heizwert Superbenzin = 12 kwh/kg
- Preis Superbenzin = 1,5 ?/Liter
Meine Ideen:
keine Ahnung!