Hi,
ich habe bereits im Forum nach ähnlichem gesucht, doch bin leider nicht fündig geworden. 
1.Ein Ziegelstein mit den Maßen 24cm x 12cm x 7cm wird ins Wasser geworfen.
Welche Kraft muss man aufbringen, um den Stein unter Wasser anzuheben?
2.In einer 47,5 km langen Telegrafenleitung aus Stahldraht von 4,00 mm³ sollen 20 mA fließen.Welche Spannung wird benötigt?
p=0,13 Ω mm²/m
Danke im Voraus.
2. In einer 47,5 km langen Telegrafenleitung
aus Stahldraht von 4,00 mm³
sollen 20 mA fließen.Welche Spannung wird benötigt?
p=0,13 Ω mm²/m
Ersteinmal: Ein Querschnitt wird sicherlich nicht
in Kubikmillimetern angeben.
Sondern eher in Quadratmillimetern.
Um die Spannung zu berechnen,
wird der Widerstand der Telegrafenleitung benötigt.
Gerechnet wird dann nach:
[TEX]U = R * I[/TEX]
Der Strom ist ja gegeben.
Der Widerstand lässt sich
mit den gegebenen Angaben
nach folgender Formel berechnen:
[TEX]R = \dfrac{\rho * l}{A}[/TEX]
[TEX]R = \dfrac{0,13 \Omega * mm² * 47,5km}{m * 4,00mm²}[/TEX]
[TEX]R = \dfrac{0,13 \Omega * mm² * 47,5 * 10^3 *m}{m * 4,00mm²}[/TEX]
[TEX]R = 1 543,75 \Omega[/TEX]
Eingesetzt in die oben genannte Formel:
[TEX]U = 1 543,75 \Omega * 20 * mA[/TEX]
[TEX]U = 1 543,75 \Omega * 20 * 10^{-3} A[/TEX]
[TEX]U = 30,875 V[/TEX]
Damit 20 mA fließen,
wird also eine Spannung
von rund 31 Volt benötigt.
[HR][/HR]
1. Ein Ziegelstein mit den Maßen 24cm x 12cm x 7cm
wird ins Wasser geworfen.Welche Kraft muss man aufbringen,
um den Stein unter Wasser anzuheben?
Ein Stein unter Wasser sinkt nach unten,
jedoch langsamer
als auf der Erde im Medium Luft.
Seiner Gewichtskraft
wirkt die Auftriebskraft des Wassers entgegen.
Um den Stein anzuheben,
müsste also folgendes gerechnet werden:
[TEX]F = Gewichtskraft - Auftriebskraft[/TEX]
Gewichtskraft
Das Volumen des Ziegelsteins beträgt:
[TEX]V = 24cm * 12cm * 7cm[/TEX]
[TEX]V = 2016cm^3[/TEX]
[TEX]V = 2,016dm^3[/TEX]
Die Dichte nehme ich an mit:
[TEX]\rho_{Ziegelstein} = 2,0 \dfrac{kg}{dm^3}[/TEX]
Die Masse des Ziegelsteines:
[TEX]m_{Ziegelstein} = Volumen * Dichte[/TEX]
[TEX]m_{Ziegelstein} = V * \rho[/TEX]
[TEX]m_{Ziegelstein}= 2,016 dm^3 * 2,0 \dfrac{kg}{dm^3}[/TEX]
[TEX]m_{Ziegelstein}= 4,032 kg[/TEX]
Die Gewichtskraft des Steines beträgt:
[TEX]F = Masse * Fallbeschleunigung[/TEX]
[TEX]F = m * g[/TEX]
[TEX]F = 4,032 kg * 9,81 \dfrac{m}{s^2}[/TEX]
[TEX]F = 39,55392 N[/TEX]
Auftriebskraft
Die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium
ist genauso groß wie die Gewichtskraft
des vom Körper verdrängten Mediums.
2016cm³ Wasser werden verdrängt,
das sind 2016 Gramm Wasser
oder 2,016 Kilogramm.
Auf diese Masse
wirkt eine Kraft von:
[TEX]F = Masse * Fallbeschleunigung[/TEX]
[TEX]F = m * g[/TEX]
[TEX]F = 2,016kg * 9,81 \dfrac{m}{s^2}[/TEX]
[TEX]F = 19,77696 N[/TEX]
Aufzubringende Kraft um den Stein anzuheben
[TEX]F = Gewichtskraft - Auftriebskraft[/TEX]
[TEX]F = 39,55392 N - 19,77696 N[/TEX]
[TEX]F = 19,77696 N[/TEX]
Man muss also eine Kraft
von rund 20 Newton aufbringen
um den Stein unter Wasser anzuheben.
Das ist die Hälfte
von der Gewichtskraft des Ziegelsteines
im Medium Luft.
