Test En­er­gie­um­wand­lung-En­er­gie­er­hal­tung

Eine Kirch­turm­uhr wird von zwei an Ket­ten hän­gen­den Zug­ge­wich­ten in Gang ge­hal­ten. Eines ist für das Uhr­werk, das An­de­re für das Schlag­werk zu­stän­dig. Beide be­ste­hen aus Blei und haben die Ab­mes­sun­gen: Qua­der­för­mig mit l x b = 10 cm x 10 cm und einer Höhe von 90 cm.
Nach jah­re­lan­ger Er­fah­rung weiß der Glöck­ner, dass er das Uh­ren­ge­wicht alle 48 Stun­den um 8,6 m und das Schlag­werks­ge­wicht um 5,8 m hoch­zie­hen muss, damit die Uhr immer läuft.

1. Wie viel En­er­gie (~48000 Nm) muss der Glöck­ner beim Hoch­zie­hen alle zwei Tage auf­wen­den, wenn durch Rei­bung in Kette, Kur­beln und Rol­len 70 Pro­zent Ver­lus­te auf­tre­ten?
   (Die Mas­sen der üb­ri­gen Teile wer­den nicht be­rück­sich­tigt.)
   
   

   Geg.:

   Ges.: Masse (~100 kg) La­ge­ener­gie W L Wir­kungs­grad η Hub­ener­gie W H

                                                                                                                                              
   
   
   
   
   
2. Ben­zin hat einen En­er­gie­ge­halt von 32 MJ/Liter. Wie­viel cm³ (~0,5) würde man brau­chen, um die­sel­be En­er­gie­men­ge che­misch zu spei­chern wie die La­ge­ener­gie in den Zug­ge­wich­ten?
   
   
   
   
   
   
3. Wel­che durch­schnitt­li­che Leis­tung in W (~0,1 W) nimmt die Uhr aus den bei­den Ge­wich­ten auf?
   
   
4. Als nach vie­len Jah­ren eine der Zug­ket­ten durch­ge­ros­tet war, fiel eines der Ge­wich­te durch die
   Turm­lu­ke 38 m in die Tiefe und rich­te­te unten be­trächt­li­chen Sach­scha­den an. Mit wel­cher
   Ge­schwin­dig­keit prall­te das Ge­wicht auf?  (~100 km/h)

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Wei­ter zu

Lö­sung