Physik Forum

[Nt2005]

Ich brauche Hilfe bei 2 Aufgaben, Aufgabe 1 und Aufgabe 3.



Bei 1. Bin ich bei a) auf 398 Windungen gekommen, dann wollte ich noch die Spannung ausrechnen und kam da auf einen komischen Wert, der nicht stimmt, da eigentlich 32V rauskommen sollte:

R=p*L/A

R=(0,017Ohm*mm²*0,2m)/(0,25*0,5²mm²*)

R=0,0173Ohm

R=U*I

U=R*I

U=0,0173Ohm*6A

U=0,104 V

2. denke ich habe ich richtig und bei 3. habe ich keine Idee.

Könnt ihr mir evtl. Helfen?

[GvC]

Zu 1.
Zur Bestimmung des Widerstandes darfst Du natürlich nicht die Länge der Spule nehmen, sondern die Länge des (aufgewickelten) Drahtes, dessen Widerstand du ja schließlich bestimmen willst. Die Leiterlänge (Drahtlänge) ist demnach Umfang des Zylinders multipliziert mit der Anzahl der Windungen. Außerdem hast Du irgendwo die Einheiten falsch eingesetzt. Deine Gleichung kann schon dimensionamäßig nicht stimmen.

Zu 3.
Kommt noch.

[GvC]

Zu 3.
Zunächst ist zu untersuchen, welche Position das untere Ende der Feder hätte, wenn kein Strom in der Spule fließen würde. Nach Federgesetz kommt man dabei auf x=2,45cm. Die angegebene Position ist jedoch x=1,5cm. Die Magnetkraft (Lotentzkraft) muss also der Gewichtskraft entgegen gerichtet sein. Die Elektronen müssen im unteren Teil der Spule also von rechts nach links fließen, um eine Kraft senkrecht nach oben zu erzeugen. In der angegebenen Position muss also gelten:

Fges = D*x

mit Fges = m*g - Fm

mit Fm = N*I*a*B (a=Kantenlänge der Spule, N= Windungszahl)

also

m*g - N*I*a*B = D*x

Aus Aufgabenstellung: x = 1,5cm = 0,015m)

Das lässt sich nun leicht nach I auflösen.

Anmerkung: Die angegebene Position würde sich nicht erreichen lassen, wenn man die Spule zunächst ohne Stromfluss an die Feder hängen würde. Denn dann befände sich die Spule komplett im Magnetfeld. Wenn man erst jetzt den Strom (egal wie hoch) einschalten würde, würden sich die Lorentzkräfte auf den oberen und den unteren Teil der Spule aufheben.

[Nt2005]

Dankeschön.

[Nt2005]

Jedoch komm ich beim letzten mit der Einheitenbetrachtung nicht hin:

-(40N*0,015m-9,81m*0,1kg)*m*A
_____________________________
0,02m*0,1N*100*s²*m

Da bleibt bei mir das übrig:

-(40*0,015-0,91*0,1kg)*m*A
______________________
0,02*0,1*100*s²

Also bleibt bei mir N*A übrig??!??

[GvC]

Irgendwie steig ich durch Deine Rechnung nicht durch. Die Kräftegleichgewichtsformel nach I aufgelöst ergibt doch

I = (m*g - D*x)/(N*a*B)

Und jetzt setzt Du alle gegebenen Größe als Zahlenwert mal Einheit ein. Dabei siehst Du, dass Du im Zähler die Einheit N (Newton) ausklammern kannst.

I = (0,1*9,81 - 40*0,015)N/(100*0,2m*0,1Vs/m²)

Im Nenner kürzt sich die Einheit m (Meter) einmal raus. Die restliche Einheit m (Meter) im Nenner des Nenners kommt in den Zähler:

I = (0,1*9,81 - 40*0,015)N*m/(100*0,2*0,1Vs)

Die Einheit Nm im Zähler ist dasselbe wie V*A*s. Da kürzt sich dann V*s raus, und es bleibt als einzige Einheit im Zähler A (Ampere) stehen, wie es sich ja für die Einheit des Stromes auch gehört.

I = (0,1*9,81 - 40*0,015)A/(100*0,2*0,1)

Der Nenner ergibt den reinen Zahlenwert 2. Du musst also jeden einzelnen Term im Zähler durch 2 dividieren:

I = (0,1*4,905 - 20*0,015)A = (0,4905 - 0,3)A = 0,1905A

Du siehst, das kann man sogar alles im Kopf rechnen.

[ARG]

Hallo zusammen!

Ich brauche dringent eure Hilfe! Ich nehme an einem ARG (alternativ reality game) teil und wir bekamen nun folgende Aufgabe die wir lösen müssen um weiter zukommen!
Wäre echt super lieb wenn mir einer hierbei helfen könnte!!

http://forums.unfiction.com/forums/viewtopic.php?mode=attach&id=18304

http://forums.unfiction.com/forums/viewtopic.php?mode=attach&id=18304

Hoffe das mit den links hat geklappt!! Bitte helft mir!!

Lieben Dank[/url]

[Nt2005]

[GvC]

Danke! Das passiert mit häufiger, dass ich mich um ne Zehnerpotenz vertue.

[Nt2005]

Und wie bekomme ich die s² und die kg weg?

[GvC]

[Nt2005]

Versteh ich nicht:

Also kg*m*s^-2 = N <- Ok

Aber dann habe ich immer noch 2*n oder etwa nicht?

Wie kann man aus (0,1kg*9,81m/s²-40N*0,015m) nur ein N heraus bekommen, obwohl es doch 2 Newton sein müssen, oder liegt es an den Minus und nur wenn es ein * wäre statt - hätte ich recht. oO

[GvC]

Ich versteh' Dich nicht. Wo steht denn "2*n"? Und wo steht in meiner Rechnung (0,1kg*9,81m/s²-40N*0,015m)? Das kann doch schon dimensionsmäßig nicht stimmen! Man kann doch nicht Äpfel von Birnen subtrahieren. Und wo kommt bei mir 1N raus, wo eigentlich 2N rauskommen müssten? Wie gesagt, ich verstehe nicht, was Du willst.

Wo ICH einen Fehler gemacht habe, habe ich das bereits zugegeben. Ich habe für 2cm 0,2m eingesetzt. Das ist natürlich unverzeihlich. Doch dass man mein (falsches) Ergebnis nur noch mit 10 multiplizieren muss, um aufs richtige Ergebnis zu kommen, hast Du ja, glaube ich, schon erkannt.

Also, worum geht's jetzt eigentlich noch?

Ich schlage vor, dass Du meinen Rechengang zusammen mit dem Text noch mal ganz langsam und genauestens durcharbeitest. Dann müsste eigentlich alles klar sein. Bitte berichtige meine Stelle, an der ich geschrieben habe "Du musst also jeden einzelnen Term im Zähler durch 2 dividieren" in "Du musst also jeden einzelnen Term im Zähler durch 0,2 dividieren", was gleichbedeutend ist mit einer Division durch 2 und einer Multiplikation mit 10.

[Nt2005]

Darauf hacke ich ja nicht rum, bin froh da du mir Hilfst, jedoch verstehe ich dies hier nicht:

I = (m*g - D*x)/(N*a*B)

Also:

Ix[A]=(m*[kg]*g*[m]/[s²] - D*[N]/[M]*x*[m]) / (100*a*[m]+B*[T])

[T] = [V]*[s]/[m]²

(m*[kg]*g*[m]/[s²] - D*[N]/[M]*x*[m])*m² / (100*a*[m]+B*[V]*[s])

[kg]*[m]/[s]² = N

(m*g - D*[N]/[M]*x*[m])*m²*N / (100*a*[m]+B*[V]*[s])

m rauskürzen:

(m*g - D*[N]/[M]*x*[m])*m*N / (100*a+B*[V]*[s])

[N]*[m] = [W]*[s] = [V]*[A]*[s]

(m*g - D*[N]/[M]*x*[m])*[V]*[A]*[s] / (100*a+B*[V]*[s])

(m*g - D*[N]/[M]*x*[m])*[A] / (100*a+B)

Nochmal m kürzen:

(m*g - D*[N]*x)*[A] / (100*a+B)

Jetzt bleibt bei mir immer noch N übrig. Ich versteh es nicht.

[GvC]

Also, wie Du das mit den Einheiten machst, ist ausgesprochen gefährlich. Abgesehen davon, dass Du ständig Groß- und Kleinschreibung verwechselst (dabei kannst Du kürzbare oder ausklammerbare Einheiten möglicherweise nicht identifizieren), ist es gefährlich, Symbole für physikalische Größen (z.B. m für Masse) und Einheiten, die ja Bestandteil der physikalischen Größen sind, zusammen in eine Gleichung zu schreiben, selbst wenn Du sie in eckige Klammern setzt. Zu leicht kann man da beispielsweise m (Masse) mit m (Meter) verwechseln.

Im Übrigen ist Deine Schreibweise mit den eckigen Klammern sowieso falsch. Dir richtige Definition der eckigen Klammern ist

[] = Einheit von

Beispiele:

[m] = kg
[g] = m/s²
[l] = m
[B] = T = Vs/m²

usw.

Warum machst Du es nicht so, wie ich es Dir vorgemacht habe. Eine physikalische Größe besteht immer aus Zahlenwert multipliziert mit ihrer Einheit. Wenn Du eine Größe m einsetzen willst, dann schreibst Du den Zahlenwert (hier war das beispielweise 0,1) und multiplizierst ihn mit der Einheit kg, also

m = 0,1kg

Und wenn Du, wie in der Lösungsformel für den Strom I, im Zähler den Ausdruck hast

m*g - D*x

dann setzt Du dafür die gegebenen Größen mit Zahlenwert multipliziert mit der jeweilgen Einheit ein, also

0,1*kg*9,81*m/s² - 40*N/m*0,015m

Jetzt geht es nur noch rein mathematisch zu:

Das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz) führt zu

0,1*9,81*kg*m/s² - 40*0,015*(N/m)*m

Jetzt machen wir erst mal Punktrechnung vor Strichrechnung, d. h. der Term vor dem Minuszeichen gehört zusammen und der Term nach dem Minuszeichen gehört zusammen. Da sie voneninader abgezogen werden, müssen sie dieselbe Dimension, nämlich die Dimension einer Kraft haben. Das können wir leicht überprüfen, indem wir die Einheiten in jedem Term zusammenfassen:

Im ersten Term: kg*m/s² = N
Im zweiten Term: (N/m)*m = N
(N ist tatsächlich die Einheit einer Kraft)

Wir haben also

0,1*9,81*N - 40*0,015*N

Wir haben damit eine Struktur wie "5 Äpfel minus 2 Äpfel" (Äpfel heißen hier Newton). Wie würdest Du denn die Aufgabe mit den Äpfeln lösen? Ich würde 5 minus 2 rechnen und die Einheit "Äpfel" wieder dazufügen. Mathematisch heißt das "Ausklammern". Ausklammern bedeutet: Wenn mehrere Summanden denselben Faktor enthalten, dann kann man jeden Summanden durch diesen Faktor dividieren und die so entstandene Summe mit dem Faktor multiplizieren.

In unserer Aufagbe ist der gemeinsame Faktor der beiden Summanden die Einheit N, die man also ausklammern kann. Wir erhalten also

(0,1*9,81 - 40*0,015)*N

So, und was nun? Wo liegt die Schwierigkeit?