1
RE 4.201
Warenlift
Ein Warenlift transportiert 1250kg Material vom Kellergeschoss
m ,3
9 hoch in den 2. Stock. Welche Nutzarbeit in J wird hierbei verrichtet?
Zusatzfrage:
Welche Leistung müsste aufgewendet werden, wenn diese Arbeit in s
10 verrichtet wird?
Nm 041 ' 114
kNm 114
m
v
h
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2
RE 4.202
Motordrücker
Ein Motordrücker hat 2,5cm Hubweg und entwickelt pro Hub
J ,5
31 Hubarbeit. Berechnen Sie die mittlere Hubkraft!
N 1260
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RE 4.215
Grimselstausee
Der Grimselstausee hat einen Nutzinhalt von 101,7Mm3. Das Gefälle zur Zentrale Handeck 1 beträgt 547m .
Ausschnitt aus dem KWO Kraftwerkskomplex
Welche Bruttoenergie in MJ und MWh ist in diesem Stausee gespeichert?
12Nm 10 7 , 545
6MJ 10 7 , 545
3MWh 10 6 , 151
Grimsel Stausee
Gefälle Turbine Pumpe 5 Handeck 1 547m 100MW 6 Handeck 2 463m 136MW 7 Handeck 3 460m 55MW 56MW 8 Grimsel 1 533m 67MW 9 Grimsel 2 400m 348MW 363MW
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4 Beschleunigungsarbeit eines Radfahrers
Welche Beschleunigungsarbeit muss ein Radfahrer aufwenden, wenn er seine Masse von 80 kg auf eine Geschwindigkeit von 18 km/h bringen will (Dabei wird die Reibung des Fahrrades und der Windwiderstand vernachlässigt)?
Nm 1000 Kinetische Energie
Gescvhwindigkeits -Arbeit
2 v2
WK m
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5 Besteigung des Eifelturmes
Ein 60kg schwerer Mensch besteigt den Eifelturm der 300m hoch ist.
Berechnen Sie die Hubarbeit die er dabei verrichtet!
Eifelturm mit Seine
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6 Pumpe einer Wasserversorgung
Zur Wasserversorgung eines Dorfes müssen pro Tag 300 m3 Wasser 40 m hochgepumpt werden.
Welche Arbeit muss eine dieser Pumpen verrichten?
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7 Pumpe einer Wasserversorgung
Eine Wasserpumpe mit einem Wirkungsgrad von 75 % soll innerhalb einer Stunde 5 m3 Wasser 18 Meter hoch fördern. Der antreibende Elektromotor hat einen Wirkungsgrad von 88 %.
a) Welche mechanische Arbeit wird innerhalb von 12 Stunden verrichtet?
b) Welche Leistung nimmt der Antriebsmotor der Pumpe auf ?
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8 Wasserbehälter
Ein Wasserbehälter hat zwei Zuflussrohre. Ist das erste 24 min, das zweite 30 min geöffnet, so fliessen 984l ein. Ist hingegen das erste 18 min und das zweite 20 min geöffnet, so fliessen 688l ein.
Wieviel Liter Wasser liefert jedes Rohr?
min / l 16
min / l 20
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8 Wasserbehälter
Drei Pumpen sollen einen Wasserbehälter von 1200 m3 Inhalt auspumpen. Die erste und zweite schaffen es in
10
1011 Stunden,die erste und dritte in
8
47 Stunden, die zweite und dritte in7
12Stunden. Wieviel m3 leistet jede Pumpe je Stunde und je Sekunde?
Wann ist der Behälter leer, wenn alle Pumpen zugleich arbeiten?
45m3
95m3
65m3
41Std 535
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RE 4.203
Rammbär
Wie hoch muss ein Fallhammer (Rammbär) von 720kg gehoben werden, damit pro Schlag eine Energie von 32kJ entwickelt wird?
m 53 , 4
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10
RE 4.204
Zughaken an Lokomotive
Eine Lokomotive verbraucht über eine Fahrt von 367km am Zughaken eine Energie von 4200kWh.
Wie gross war ihre mittlere Zugkraft?
kN 2 , 41
s F W
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RE 4.205
Personenauto
Ein 950kg schwerer Personenwagen durchbricht ein
Brückengeländer und stürzt 18m tief (senkrecht) ab und schlägt auf einem Hartplatz auf.
Wie gross ist die Energie in kWh, die beim Aufprell in Sekundenbruchteilen vernichtet wird?
kWh 0466 , 0
s F W
h g m W
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RE 4.206
Taster
Ein Taster habe einen Schaltweg von 0,89mm und benötigt eine mittlere Betätigungskraft von 1,13N .
Welche Energie beansprucht eine einmalige Betätigung?
mJ 006 , 1
s F W
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RE 4.207
Federkraft
In einer gespannten Feder steckt eine Energie von 54J . Ihr Arbeitsweg misst 5cm.
Welche mittlere Kraft entwickelt die Feder beim Entspannen?
N 1080
Druckreduzierventil Wassererwärmer
Die Regelfunktion besteht darin, dass in einem
nachgeschalteten Leitungssystem ein gleich
bleibender und niedriger Druck herrscht, wie in der
Zuleitung vor dem Druckminderer.
Einsatzgründe für Druckminderer sind vor
allem die begrenzte Druckfestigkeit von Einbauteilen im System (z.B. Warmwasserbereiter)
und die Geräuschbildung bei Armaturen, wenn der
Ruhedruck 5 bar übersteigt.
s F W
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RE 4.208
Wasserwehranlage
Die 8,9t schwere Schütze einer Wasserwehranlage soll 2,9m hoch gehoben werden.
a) Welche Energie in J , kWh wird benätigt?
b) Wie hoch könnte die Schütze mit 120kJ gehoben werden?
Nm 196 ' 253
J 196 ' 253
kWh 07033 , 0
m 374 , 1
s F W
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RE 4.216
Stausee
In einem Stausee steckt eine Energie von 3,8GWh. Das Gefälle sei m
720 .
Bestimmen Sie den Nutzinhalt des Speicherbeckens!
799 3
' 936 '
1 dm
s F W
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RE 4.209
Kleinmotor
Ein Kleinmotor gibt an der Welle 3,2W ab während 1Std. 20Min. Wie gross ist die in der angegebenen Zeitspanne abgegebene Energie in Ws und kWhdes Motors?
Ws 360 ' 15
kWh 004267 ,
0
t P W
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RE 4.217
Förderanlage
Welche Energie in kWs, kJ und kWh wird benötigt, um 36'800l Öl ( 0,93kg/dm3) in einen 16,2m höher liegenden Tank zu fördern?
kWs 5439
kJ 5439
kWh 511 , 1
h g m W
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RE 4.210
Antrieb
Ein Antrieb übertrug bei 18,2W Leistung eine Energie von 38kJ der Antrieb in Betrieb?
s 2088
min 8 , 34
t P W
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RE 4.218
Petrolpumpe
Eine Pumpe fördert 80l/s Petrol (0,83kg/dm3) während 8Std. .
20Min in einen 18m höher liegenden Tank.
Berechnen Sie die benötigte Nutzenergie in kWh!
kJ 389 ' 351
kWh 61 , 97
h g m W
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RE 4.211
Antriebselement kJ
150 verbraucht ein Antrienselement in 5Minuten.
a) Welcher Energie entspricht dies in Ws?
b) Welche mittlere Leistung entwickelt das Antriebselement?
kWs 150
W 500
t P W
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RE 4.212
Wasserpumpe
Welche Energie gibt eine Pumpe in 24 Stunden ab, wenn ihre Leistung 12kW ist und die durchschnittliche Belastung 82% beträgt?
kWh 2 , 236
t P W
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RE 4.213
Motor
Ein Motor verbraucht in
8
12 Std. eine Energie von 242kWh. Es ist die mittlere Leistung der Maschine zu bestimmen!kW 47 , 28
t P W
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RE 4.214
Turbine
In welcher Zeit gibt eine 12'000kW -Turbine eine Energie von MWh
600 '
3 ab?
Pelton-Turbine Kaplan-Turbine Francis-Turbine
Grosse Höhen
Rohrturbine
kleine Höhen Mittlere Höhen
h 300
t P W
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24 Gezeiten-Energie: Mondkraft für die Massen
Der Tidenhub an der Flussmündung des Severn, des größten britischen Flusses, beträgt 15 Meter. Diese gigantischen Kräfte sollen nun genutzt werden.
Der Plan: Das Wasser soll mit einer Staumauer zurückgehalten werden und beim Zurückfließen bei Ebbe Turbinen antreiben. Die Rotorblätter werden durch die Kraft der Strömung angetrieben, die am Standort rund 2,4 Meter pro Sekunde beträgt.
Zwei Rotoren mit 16 Meter Durchmesser erzeugen dabei eine Leistung von etwa 1,2 Megawatt.
a) Wie goss ist der Volumenstrom einer Turbine?
b) Welche Energie steckt im gespeicherten Wasser?
c) Wie lange könnte man Turbinen mit der gegebenen Leistung laufen lassen?
Mondwirkung Ein gigantisches Gezeitenkraftwerk könnte fünf Prozent des gesamten
Strombedarfs der Insel decken. Experten fordern
nun ähnliche Projekte in Deutschland, zum Beispiel
vor Sylt.
Das Wasser der Weltmeere wird von der
Kraft des Mondes angezogen. Auf der mondzugewandten Seite der Erde entsteht daher ein so genannter Flutberg, also eine Stelle, an der die Flut
am höchsten ist. Da sich die Erde einmal am Tag um sich selbst dreht, wandert dieser Flutberg.
So kommt es am gleichen Ort der Erde täglich zum
Wechsel von Ebbe und Flut. Jetzt wird es interessant: Denn wie man
am Meer gut beobachten kann, wechseln Ebbe und Flut zwei Mal am Tag, also
ca. alle 12 Stunden.
Elektrischer Energieverbrauch
der Schweiz pro Jahr
212'300TJ 59'322GWh
Elektrischer Energieverbrauch
von England pro Jahr
GWh 417 ' 9
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25 Menschliches Herz
Die Arbeit des menschlichen Herzens beträgt pro Tag ca. 840kJ .
Aus dem Anfangsteil der Aorta (Hauptschlagader) entspringen die Herzkranzgefäße (Koronararterien). Sie versorgen den Herzmuskel mit Blut.
Fällt eine Arterie aufgrund einer Blockade (Engstelle, Verschluss) aus, kommt es in dem von dieser Arterie versorgten Gebiet zu einem Absterben von Gewebe (Herzinfarkt).
Das Herz schlägt 60 – 75 mal Minute ->
86400 – 10800 mal / 24 Stunden
Es werden 5 l Blut / Minute gepumpt -> 7200 Liter Blut / 24 Stunden
a) Wie hoch vermöchte man einen Menschen von 72kg Masse mit dieser Energie zu heben?
b) Wieviel Energie wird für einen Herzschlag (86400 pro Tag) aufgewendet?
m 1189
J 2 72 , 9
h g m W
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TG
4.7
101
Frage
Geben Sie Beispiele an, wo an Körpern a) Hubarbeit
b) Reibungsarbeit c) Verformungsarbeit d) Beschleunigungsarbeit verrichtet wird!
TG
4.7
102
Frage
TG
4.7
103
Frage
TG
4.7
104
Frage
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