Physik Forum

[krassi04]

Ein Auto mit der Masse m = 1500 kg soll nun von einer
Geschwindigkeit v = 120 km
h zum Stillstand gebracht werden. Die (einzige!) Bremsscheibe des
Autos bestehe aus einer Stahlscheibe mit einer Dicke von 2 cm und einem Durchmesser von 30 cm.
Die Dichte von Stahl beträgt circa  = 7850 kg
m3 und die spezische Wärmekapazität c = 420 J
kgK .
Berechne die kinetische Energie des Wagens vor dem Bremsvorgang!
Angenommen, die kinetische Energie des Wagens sei komplett in Wärmeenergie der Bremsscheibe
umgewandelt worden. Um wie viel Kelvin hat sich die Bremsscheibe dann erwärmt?
Welche Geschwindigkeit müsste das Auto haben, damit ein Bremsvorgang die Scheibe zum
Schmelzen bringt? Vor dem Bremsvorgang habe die Scheibe eine Temperatur von 15 C. Der
Schmelzpunkt von Stahl beträgt circa 1773 K.
Was passiert genau mit der kinetischen Energie beim Bremsvorgang? Ist die Annahme, dass die
kinetische Energie komplett in Wärmeenergie der Bremsscheibe umgesetzt wird, realistisch?
Wie viele Phononen sind durch den Bremsvorgang (von 120 km
h zum Stillstand) in der Bremsscheibe
angeregt worden? Eine typische Gitterschwingung hat eine Energie von ca. 0,06 eV.
(1 eV = 1,6.
10hoch-19 J)