Energieumwandlung eines bergabfahrenden Fahrzeugs

Wissenschaft Physik
#1

Hi erstmal,
wir haben folgende Aufgabe bekommen, bei der ich nicht sicher weiß was ich machen muss. Ein kleiner Denkanstoß reicht mir schon völlig :wink: Will es im Endeffekt selber hinbekommen.

Wenn ein Lkw bergab fährt, wird Lageenergie in Bewegungsenergie umgewandelt. In den Bremsen wird die Bewegungsenergie zu thermischer Energie.
a)Wieviel Energie wird insgesamt umgewandelt, wenn ein Fahrzeug mit der Masse 3t eine 5km lange Strecke mit 6% Gefälle hinabfährt?
b)Um wieviel Kelvin kann man mit dieser Energie 100kg Eisen erwärmen?

Ich hab bisher die Lageenergie berechnet. Ich hab etwa 8,81MJ raus.

Aber auch bei der Berechnung des Winkels, musste ich schon leider einen Umrechner zur Hand nehmen. Wäre klasse wenn mir nochmal jemand genau erklären könnte wie ich von den 6% zu einem Winkel komme.
Das 6% Gefälle 6m Höhenunterschied auf 100m entsprechen weiß ich schon, und ich dachte eigentlich ich könnte das ganze dann mit arctan berechnen, aber das klappt nicht so ganz.

Danke :smile:

mfg

#2

Judge,

ich unterstelle, daß das Fahrzeug anfangs oben STEHEN soll, und unten wieder zum STEHEN gekommen sein soll?

Dann hat die (sicherlich stattfindende) zwischenzeitliche Umwandlung in Bewegunsgenergie hier nichts mit zu tun. Das ist nur, um einen Lernenden ein wneig in die Irre zu führen. Will sagen: Höhenenergie (= Lageenergie) einfach direkt in Wärme umrechnen. Fertig.

Der Neigunsgwinkel der Straße hat damit auch nichts zu tun, es kommt immer dasselbe raus (senkrecht runter, oder 3 % oder 10 % oder oder)

Als Denkanstoß genug?

Antal

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#3

Ok, das bringt mich schoneinmal um einiges weiter. Aber wie man die Lageenergie in Wärme umrechnet weiß ich leider nicht und konnte auch grade nichts dazu im Internet finden.
Könnte mich nicht dran erinnern, dass wir so etwas im Unterricht bisher hatten.

mfg

Judge,

ich unterstelle, daß das Fahrzeug anfangs oben STEHEN soll,
und unten wieder zum STEHEN gekommen sein soll?

Dann hat die (sicherlich stattfindende) zwischenzeitliche
Umwandlung in Bewegunsgenergie hier nichts mit zu tun. Das ist
nur, um einen Lernenden ein wneig in die Irre zu führen. Will
sagen: Höhenenergie (= Lageenergie) einfach direkt in Wärme
umrechnen. Fertig.

Der Neigunsgwinkel der Straße hat damit auch nichts zu tun, es
kommt immer dasselbe raus (senkrecht runter, oder 3 % oder 10
% oder oder)

Als Denkanstoß genug?

Antal

#4

Ok, das bringt mich schoneinmal um einiges weiter. Aber wie
man die Lageenergie in Wärme umrechnet weiß ich leider nicht

Hallo,
die Änderung in der Lageenergie (Höhendifferenz x Fahrzeugmasse x Erdbeschleunigung) wird in Wärme (Temperaturerhöhung x spezifische Wärme x Masse des Wärmespeichers) gewandelt.
Gruß
Karl

#5

Hallo,

die Änderung in der Lageenergie (Höhendifferenz x
Fahrzeugmasse x Erdbeschleunigung) wird in Wärme
(Temperaturerhöhung x spezifische Wärme x Masse des
Wärmespeichers) gewandelt.

so ist es, und die entsprechende Gleichung ist eine besonders hübsche, denn ihre beiden Seiten haben dieselbe Struktur:

M g Δh = m c ΔT

mit M = Masse des Fahrzeugs; m = Gesamtmasse der Bremsscheiben; c = spezifische Wärmekapazität des Bremsscheibenmaterials

Gruß
Martin

#6

Hallo,

Ok, das bringt mich schoneinmal um einiges weiter. Aber wie
man die Lageenergie in Wärme umrechnet weiß ich leider nicht

Da schau doch einfach mal nach den Einheiten für die Energie
http://de.wikipedia.org/wiki/Joule
Geht da evtl. ein Licht auf.

und konnte auch grade nichts dazu im Internet finden.

Is’ses den so schwer ?
http://de.wikipedia.org/wiki/Energie
http://de.wikipedia.org/wiki/Potentielle_Energie
http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetische_Energie
http://de.wikipedia.org/wiki/Thermische_Energie

Könnte mich nicht dran erinnern, dass wir so etwas im
Unterricht bisher hatten.

Ja, klar, da war’ste bestimmt krank :wink:

Gruß Uwi

#7

Danke für die Hilfreichen Tipps :smile: