Physik
fach von UBRM
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Kartei Details
| Karten | 95 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Physik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 10.11.2020 / 02.10.2022 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20201110_physik
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Skizzieren Sie die Kräfte die auf einen Körper einwirken, der sich auf einer ungleichförmigen Kreisbahn bewegt!
b. Erklären Sie die Kräfte!
Fp: Zentripetalkraft: zwingt den Körper auf die Kreisbahn und ist Ursache für die Radialbeschleunigung (ar). Die Zentripetalkraft wird umso größer je schneller sich die Masse bewegt (v^2). Sie ist die Gegenkraft zur Trägheitskraft.
ar = v2 = ω2 * r
v = Bahngeschwindigkeit in m/s r r = Bahnradius in m ω = Winkelgeschwindigkeit in rad Ft: Tangentialkraft, sie ist Ursache für die Tangentialbeschleunigung (at), die eine Beschleunigung des Körpers in Tangentialrichtung bedeutet.
at = d v = d2 s d t d t2 (Zusätzlich treten bei einem rotierenden System, statt einem Inertialsystem, als Bezugssystem Scheinkräfte auf. Eine davon ist die Zentrifugalkraft bzw. Fliehkraft. Sie ist gleich der Trägheitskraft, also gleich groß und entgegengesetzt der Zentripetalkraft. Fp = -Ff)
Schreiben Sie die Formel für die Reibung auf!
H = ηH * FN Haftreibung = Haftreibungskoeffizient * Normalkraft auf Unterlage FH= G*sin* α FH = ηH *FN = ηH* G*cos α G*sin* α = ηH* G*cos α ηH=tanα
Zeigen Sie anhand einer Skizze, wann ein Körper auf einer schiefen Ebene beginnt zu rutschen
Wenn G * sin α = FH, dann beginnt der Körper zu rutschen.Auf den Körper wirkt ein Drehmoment, also könnte er auch umfallen.
rot: G*sin α ; violett: G ; grün: G*cos α =F
Erklären Sie den Gleich-/Dreh- und Wechselstrom.
Gleichstrom: (Bewegt sich eine bestimmte Menge elektrischer Ladungsträger in einem gegebenen Zeitintervall durch eine Querschnittsfläche A, so sagt man, es fließt ein elektrischer Strom. Die Stromstärke I ist definiert als die gesamte Ladungsmenge dQ, die in der Zeit dt durch die Fläche A tritt.) Unter Gleichstrom versteht man eine Ladungsbewegung, die sich in Stärke und Richtung über die Zeit nicht ändert. Zur Anwendung kommt Gleichstrom bei nahezu allen elektronischen Schaltungen. Einheit: Ampere Wechselstrom: Beim Wechselstrom ändert sich die Richtung des Stromes sowie die Größe der Spannungund der Stromstärke periodisch mit der Zeit.
Drehstrom: Dreiphasenwechselstrom ist eine Form von Mehrphasenwechselstrom. Besteht aus drei einzelnen Wechselströmen oder Wechselspannungen gleicher Frequenz , die zueinander in ihren Phasenwinkeln um 120 Grad verschoben sind.
Was ist ein Kondensator?
Ein Kondensator ist ein passives elektrisches Bauelement mit der Fähigkeit, elektrische Ladung und damit zusammenhängend Energie zu speichern. Er besteht aus zwei Leiterplatten, die sich elektrisch isoliert in kurzem Abstand befinden. Schließt man einen Kondensator an einer Spannungsquelle an, so wird zunächst Strom fließen. Die Ladungen sammeln sich auf der einen Seite des Kondensators an, während sie auf der anderen abgezogen werden. Nach einer gewissen Zeit werden die Platten keine weiteren Ladungsträger mehr aufnehmen können und der Stromfluss kommt zum Erliegen.
Welche Regelungen bei Windkraftanlagen gibt es? b. Wozu dienen Sie?
Pitch: Verstellen der Rotorblätter um die Auftriebskraft und Drehzahl zu verändern. Bei starkem Sturm werden die Blätter 90Grad zur Windrichtung gedreht und derart stillgelegt. Wird bei größeren Windrädern verwendet.
Stall: (Leistungsbegrenzung durch Strömungsabriss): Bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten kommt es durch die Form der Rotorblätter zu einem Strömungsabriss, der die Auftriebskraft begrenzt. Die Windräder sind auch mit aerodynamischen Bremsklappen ausgestattet. Bei starkem Sturm wird der Rotor zusätzlich mechanisch zum Stillstand gebremst. Wird bei kleinen Windrädern verwendet.
Nenne Sie die 4 Zustandsänderungen bei einem idealen Gas!
1. Isotherm (T=const) : Druck p ist eine Funktion des Volumens: p1*V1 = p2*V2 2. Isochor (V=const): Druck p ist eine Funktion der Temperatur: p1/T1=p2/T2 3. Isobar (p=const): Volumen ist eine Funktion T: V1/T1=V2/T2 4. Adiabatische Zustandsänderung: verläuft unter völliger Wärmeisolation (Q=const) (zb. Bei sehr schneller Komprimierung)
Skizzieren Sie für jeden diesen, die Zustandsänderung des idealen Gases!
Skizzieren Sie für eine Carnot-Wärmemaschine den Kreisprozess.
1. Isotherme Expansion -> Arbeitsgas expandiert bei hoher Th isotherm W1 = Qzu 2. Adiabatische Expansion -> T wird erniedrigt, Arbeit wird gewonnen W2 = -dU = -n * f/2 * R * (Tn-Th) 3. Isotherme Kompression -> Arbeitsgas wird isotherm bei niedriger T komprimiert, Gas gibt Wärmeenergie ab W3 = Qab 4. Adiabatische Kompression -> T des Arbeitsgases wird erhöht Zu leistende Arbeit: W4 = -dU = -n * f/2 * R * (Th-Tn)
Was ist der Unterschied zu normalen Wärmekraftmaschinen?
Carnot-Kreisprozess beschreibt en theoretisch max. erreichbaren Wirkungsgrad einer Wärmerkraftmschine (Carnot-Wirkungsgrad). Da der Prozess reversibel ist, ist er nur in der Theorie existent. Reale Prozesse sind irreversibel und haben daher auch niedrigeren Wirkungsgrade
Geben Sie die Formel für das Drehmoment an
Am Körper wirken zwei anti-parallel gerichtete Kräfte. Körper befindet sich nicht im Gleichgewicht, sondern ändert unter der Wirkung der beiden Kräfte seine Drehzahl und er fängt an sich zu drehen, da die Wirkungslinien der Kräfte nicht übereinstimmen. M=d*F d...Normalabstand zwischen den Wirkungslinien der beiden Kräfte F...Betrag der Kräfte (Kräftepaar besteht aus zwei gegengleichen Kräften mit nicht identischer Wirkungslinien) Einheit = Newtonmeter Das Vorzeichen von M ergibt sich daraus, ob das Drehmoment im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn dreht. (gegen = positiv/mit=negativ)
Erklären Sie anhand von 2 Zahnrädern und dem Drehmoment die Funktionsweise eines Getriebes
Grundelement eines Getriebes sind 2 verschieden große Zahnräder, die zur Veränderung des Drehmomentes und der Drehzahl dienen. 2 Zahnräder mit den Radien r1 und r2 greifen ineinander. Zahnrad 1 mit dem Radius r1 wird von einem Motor mit dem Drehmoment M1 angetrieben. Die vom Zahnrad 1 an Zahnrad 2 übertragene Kraft F12 ( = M1/r1) ist genau gleich und entgegengesetzt der von Zahnrad 2 an 1 übertragene Kraft F21. Das Antriebsmoment von Zahnrad 1 ist mit M1 gegeben, weshalb sich die Kraft F12 berechnen lässt: F12=M1/r1. Das von Zahnrad 2 weitergegebene Moment ist demnach: |M2|= r2*|F21|=|M1|*r2/r1
Die Durchmesser der Zahnräder verändern ihr Drehmoment. Weiters verändern sich auch die verschiedenen Drehzahlen. Die Zahnräder eines Getriebes dienen dazu das Drehmoment zu erhöhen (Drehzahl vermindern) oder das Drehmoment zu vermindern (Drehzahl erhöhen). (ω2 = ω1 * r1/r2
. Nennen sie die Leistungstypen des Wechselstroms mit Formeln und Erklärung
Besteht aus konstantem, frequenzunabhängigen Teil (Ueff Ieff cosϕ = const) und einem Anteil, der mit der doppelten Frequenz 2ω oszilliert (Ueff Ieff cos (2ωt + ϕ)) Negative Momentanleistung: Energie vom Verbraucher wird ins Netz zurückgespeist (Verbraucher = Generator) -> tragen zu Verlusten auf Leitungen bei (R), die nicht am Verbraucher in Arbeit umgewandelt werden können Æ Blindströme Blindleistung Pb = Ueff * Ieff * sinϕ Einheit: var 1 var = 1 Watt Elektrische Leistung, die zwischen Netz und Verbraucher bei Anwesenheit von Induktivitäten oder Kapazitäten hin und her verschoben wird ( Leitungsverluste) (Wert, der bei unabhängiger Messung von I und U und Multiplikation der Werte) Scheinleistung Ps = Ueff * Ieff Einheit: Voltampere 1VA = 1 Watt Proukt aus Effektivwerten von Spannung und Strom ohne Phasenverschiebung
Erde dreht sich um Sonne (mittlerer Abstand Erde-Sonne: 149,6 Millionen km). Wie groß ist die Winkelgeschwindigkeit ?
Ultrazentrifuge mit Drehzahl 100 000 U/min trägt Proberöhrchen mit Masse 1,7 g, 70 mm von der Drehachse entfernt. Welche Zentripetalbeschleunigung wirkt auf die Probe?
