Lö­sung

Lö­sun­gen nur für Blatt 3, an­de­re Blät­ter ana­log

Name:

1.)
Ein Zug­d­ra­chen hat eine wirk­sa­me Flä­che von A _eff = 1,5 m². Durch den Wind ent­steht am Dra­chen ein Wind­druck von p = 120 N/m². Wel­che Zug­kraft in N ent­steht am Dra­chen?
Wel­che Leis­tung in W kann er dann ab­ge­ben, wenn er mit v _D = 2,5 m/s die Dra­chen­lei­ne ab­zieht?
Wie­viel J En­er­gie hat er nach 25 s er­ar­bei­tet? Be­rech­ne je­weils ganz­zah­li­ge Werte. (3 x 2 P)

Geg.: FZ P P W W

A = 1,5 m² p = 120 N/m² t = 25 s vD = 2,5 m/s = A x p = 1,5 m² x 120 N/m² = 180 N = FZ x vD = 180 N x 2,5 m/s = 450 Nm/s = 450 W = P x t = 450 W x 25 s = 11250 Ws = 11250 J

Ges.:

FZ P W

 

Wind­stär­ke	Wind­ge­schwin­dig­keit	Wind­ge­schwin­dig­keit	Wind­druck sta­tisch
Bft	m/s	km/h	N/m²
1	~ 1,1	~ 4,1	1,5
2	~ 2,5	~ 9,0	7,2
3	~ 4,9	~ 17,5	19,0
4	~ 7,2	~ 25,8	41,0
5	~ 9,7	~ 35,1	76,0
6	~ 12,5	~ 45,2	126,0
7	~ 15,5	~ 55,9	193,0
8	~ 17,2	~ 62,1	238,0
9	~ 22,2	~ 79,8	393,0

2.) Be­rech­ne nun die Zug­kraft des Dra­chens bei einer Wind­ge­schwin­dig­keit von v W = 24,7 m/s wenn die üb­ri­gen Werte aus Auf­ga­be 1 gleich­blei­ben? Denke an Ein­stein: „Alles ist re­la­tiv!“ (1,5 P) Die für die Zug­kraft maß­geb­li­che Wind­ge­schwin­dig­keit ist die tat­säch­li­che Strö­mungs­ge­schwin­dig­keit der Luft ab­züg­lich der Ei­gen­ge­schwin­dig- keit des Dra­chens

 

v eff  → p F Z

= v W - v D = 24,7 m/s – 2,5 m/s = 22,2 m/s = 393 N/m² = A x p = 1,5 m² x 393 N/m² = 589,5 N

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