Akkurat nå er 2 pålogget.

Fysikk

Det vanskligste innenfor mekanisk energi!

25. oktober 2009 av matsorz (Slettet)
Hei, sliter litt med de vanskligste oppgavene innenfor mekanisk energi, ta en titt!
1) Et tog med masse 260 tonn aklserer på en vannrett strekningn. I et øyeblikk har den farten 36 km/h, yter en effekt på 650kW. Motstanden mot bevegelsen er 0,5% av tyngden av toget.
Hvor stor akslerasjon har toget i dette øyeblikket, og hvordan vil det gå med akslerasjonen hvis toget holder samme effekt en stund?

2)Virkningsgrad(i %) = W/E
a) En elektrisk heisekran løfter en last på 2,0 tonn loddrett op 7,0 m. Heisekranen har en virkningsgrad på 65% hvor mye elekrtisk energi går med til løftet?
b) Et vanndrevet elverk utnytter en fallhøyde på 450m. Når vannføringen er 15m^3/s(altså 15000 liter i sekundet) er den elektriske effekten 56 MW. Hvor stor er virkningsgraden?
c) En personbil kjører med konstant fart 80km/h. Motsanden mot bevegelsen er 540 N. Bilen bruker 0,8 liter bensin per mil. 1liter gir 32 MJ energi. hvror stor er den nyttige effekten, det vil si effekten som går med til framdriften? Hvor stor er virknigsgraden?


3) En bil med masse 1,2 tonn kjører med konstant fart 54km/h på en vannrett vei. Motoren yter en effekt på 9,0 kW. Hva er den samlede motstanden?

Såkomer bilen til en bakke som stiger 1,0 m for hver 15 m vei. Hvor stor effekt må motoren yte i bakken når farten skal være 54 km/H?

Takk for hjelp, know its alot!

Brukbart svar (0)

Svar #1
25. oktober 2009 av Calle (Slettet)

Jeg har ikke hat om mekanisk energi enda, men det ser ut som man bare skal bruke 2 forskjellige formeler, som sier noe om energien i forhold til watt, masse etc.… og videre bare gjøre om på formelen.

Brukbart svar (0)

Svar #2
25. oktober 2009 av eliGent (Slettet)

Har du prøvd på oppgavene, så prøv å legg ut hva du har gjort. Har du ikke prøvd på dem, sett deg ned å løs dem! (bruk formlene du har lært, så er det ikke så vanskelig)

1) P = F*v, hvor F er kraften toget skyver fremover med. Friksjonen R = 0,005*mg virker mot togets bevegelse, og sumF = F-R = m*a
P/v - 0,5*mg = ma => a = P/(m*v) - 0,005*g. Toget aksellererer fremover, dvs farten øker. Holder toget samme effekt vil altså aksellerasjonen minke

2a) W = mgh = 2000 kg * 9,81m/s^2 * 7m
E = W/0,65

b) virkningsgrad = 56 MW / (15000 kg * 450 m * 9,81m/s^2) = ca 85 %
c) Farten er kontant, dvs kraften fremver er like stor (men motsatt rettet!) som motstanden. F = -R = -(-540N) = 540 N
P(nyttig) = F*v = 12000 W
På en mil bruker bilen 0,8 l bensin, og 1 liter bensin gir 32 MJ energi. På en mil bruker bilen altså 0,8 l/mil * 32MJ/l = 25,6 MJ. På en mil bruker bilen 10km/80km/h = 1/8 h = 450 s
W = P*t = 12000W * 450 s = 5,4 MJ
virkningsgrad = 5,4MJ / 25,6 MJ = 21 %

3) Igjen, konstant fart => Motstand = ytekraft. Idealiserer og sier at effekten motoren yter på 9,0 kW kun går med til å drive bilen fremover (evt at oppgaven oppgir kun den delen av ytekraften som driver bilen fremover...) P = F*v => F = P/v = 9000 W / 15 m/s = 600 N. Motstanden er like stor som ytekraften, og den totale motstanden er dermed på 600 N i retning motsatt av bilens fartsretning.

Når blien så kjører i en bakke må effekten i tillegg til å holde stand mot motstanden (vi antar at den oppfører seg  som før, selv om feks luftmotstand kanskje blir litt mindre i en motbakke) tilføre bilen potensiell energi i tyngdefeltet. På 15 m bruker bilen t = 15m/15m/s = 1 s
P_tilleggfordidenkjørerienbakke = mgh/t = 1200 kg * 9,81 m/s^2 * 1m / 1s = 11,8 kW
P = P_flattunderlag + P_tilleggfordidenkjørerienbakke = 20,8 kW tilnærmet 21 kW

Svar #3
26. oktober 2009 av matsorz (Slettet)

Takk, må si jeg var lei et øyeblikk, for hadde sittet ganske lenge med fysikken, burde ha prøvd selv, men mye lettere nå;)

Skriv et svar til: Det vanskligste innenfor mekanisk energi!

Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no? Klikk her for å registrere deg.