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"Energieverbrauch" - hatten wir schon mit GhostBe
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> "Energieverbrauch" - hatten wir schon mit GhostBe
 
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armchairastronaut
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Anmeldungsdatum: 31.10.2005
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BeitragVerfasst am: 19 Jun 2006 - 15:23:08    Titel: "Energieverbrauch" - hatten wir schon mit GhostBe

im Mittelklassenstoff taucht immer mal wieder die Aufgabe auf:berechnen Sie die Beschleunigungsarbeit, die notwendig ist, um ein Auto von 0 auf 40 bzw. von 80 auf 120 km/h zu bringen. Immer gibt es dann welche, die meinen, das mache keinen Unterschied, da es ja stets um das gleiche delta_v gehe.

GhostBe brachte den Vorschlag, doch statt eines Autos ein Raumschiff zu betrachten, das zweimal für jeweils 10 Sekunden die Triebwerke anstellt. Ich habe den Thread nicht im Detail gelesen, doch schien er mir mehr Polemik als sachliche Argumente zu enthalten.

Wenn ich GhostBe richtig verstanden habe, möchte er folgendermaßen argumentieren:
Bei beiden Brennphasen wird jeweils gleich viel Sprit verbrannt, d.h., die freigesetzte chemische Energie ist in beiden Fällen gleich. Und auch das erzielte delta_v ist in beiden Fällen in etwa gleich (bei der zweiten Brennphase sogar noch etwas höher als bei der ersten). – ier brachte GhostBe völlig zuRecht die Ziolkowski’sche Raketengrundgleichung ein. Und dann schien die Schlussfolgerung zu kommen: beide Male die gleiche Beschleunigungsarbeit und dabei auch beide Male die Geschwindigkeit um den selben Betrag erhöht – also kann es mit der angeblich im Quadrat wachsenden kinetischen Energie irgendwie nicht zusammenpassen.

Dies schien mir immer der Moment zu sein, an dem die Diskussion jedes Mal zu entgleisen begann.

Wenn wir unterstellen, dass ich seine Argumentationskette richtig verstanden habe, dann kann ich auch den Fehler in seiner Argumentation identifizieren.

Im Raketentreibstoff steckt chemische Energie, die in der Brennkammer in thermische Energie umgesetzt wird, und aus dieser wird letztlich Bewegungsenergie. Bei gleichmäßigem Abbrand wird in jeder Zeiteinheit immer der selbe Energiebetrag zur Verfügung gestellt. In den 10 Sekunden, die das Triebwerk beim zweiten Mal brennt und in denen das Raumschiff um das gleiche delta_v beschleunigt wird, wird also genau so viel Energie umgesetzt wie bei der ersten Brennphase.

So weit, so gut. Nun muss man sich vor Augen führen, dass die Naturgesetze immer innerhalb eines Systems gelten. Angenommen, im Raumschiff befinde sich ein Insasse, der vor der ersten Brennphase sich relativ zu einem Beobachter, der frei neben dem Raumschiff schwebt, in Ruhe befindet, also die kinetische Energie null besitzt. Der Insasse habe eine Masse von 70 kg.Die erste Brennphase beschleunige das Schiff um 5 m/s. Nun kann der Beobachter schließen, dass der Insasse eine kinetische Energie von 70/2*5² J = 875 J besitzt. Nach der 2. Brennphase besitzt der Insasse (wegen doppelter Geschwindigkeit) die vierfache kinetische Energie. Auch die Raumschiffhülle hat die vierfache Energie, Ausrüstungsgegenstände usw. ebenfalls. Wie kann das angehen, bei gleichem „Energieverbrauch“?

Ganz einfach: man muss die Systemgrenzen richtig betrachten! Das Raumschiff, wie es neben dem Beobachter treibt, enthält auch den zu verbrennenden Treibstoff. Und der wird gemäß Impulserhaltungssatz nach hinten ausgestoßen. Er muss bei der Betrachtung der Energieverhältnisse mit berücksichtigt werden. Während das Raumschiff an Geschwindigkeit zunimmt, verliert es an Masse. Wer sich die Mühe macht, einmal auszurechnen, welche Bewegungsenergie die ausgestoßenen Verbrennungsgase aufnehmen und noch dazu addiert, welche Bewegungsenergie das Schiff aufnimmt, der wird feststellen, dass dieser „Zuwachsbetrag“ in jeder Sekunde konstant bleibt.

Es steckt also überhaupt kein Geheimnis dahinter.
GhostBe
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Anmeldungsdatum: 11.06.2006
Beiträge: 261
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 19 Jun 2006 - 16:03:05    Titel: Re: "Energieverbrauch" - hatten wir schon mit Ghos

armchairastronaut hat folgendes geschrieben:
im Mittelklassenstoff taucht immer mal wieder die Aufgabe auf:berechnen Sie die Beschleunigungsarbeit, die notwendig ist, um ein Auto von 0 auf 40 bzw. von 80 auf 120 km/h zu bringen. Immer gibt es dann welche, die meinen, das mache keinen Unterschied, da es ja stets um das gleiche delta_v gehe.

GhostBe brachte den Vorschlag, doch statt eines Autos ein Raumschiff zu betrachten, das zweimal für jeweils 10 Sekunden die Triebwerke anstellt. Ich habe den Thread nicht im Detail gelesen, doch schien er mir mehr Polemik als sachliche Argumente zu enthalten.

Wenn ich GhostBe richtig verstanden habe, möchte er folgendermaßen argumentieren:
Bei beiden Brennphasen wird jeweils gleich viel Sprit verbrannt, d.h., die freigesetzte chemische Energie ist in beiden Fällen gleich. Und auch das erzielte delta_v ist in beiden Fällen in etwa gleich (bei der zweiten Brennphase sogar noch etwas höher als bei der ersten). – ier brachte GhostBe völlig zuRecht die Ziolkowski’sche Raketengrundgleichung ein. Und dann schien die Schlussfolgerung zu kommen: beide Male die gleiche Beschleunigungsarbeit und dabei auch beide Male die Geschwindigkeit um den selben Betrag erhöht – also kann es mit der angeblich im Quadrat wachsenden kinetischen Energie irgendwie nicht zusammenpassen.

Dies schien mir immer der Moment zu sein, an dem die Diskussion jedes Mal zu entgleisen begann.

Wenn wir unterstellen, dass ich seine Argumentationskette richtig verstanden habe, dann kann ich auch den Fehler in seiner Argumentation identifizieren.

Im Raketentreibstoff steckt chemische Energie, die in der Brennkammer in thermische Energie umgesetzt wird, und aus dieser wird letztlich Bewegungsenergie. Bei gleichmäßigem Abbrand wird in jeder Zeiteinheit immer der selbe Energiebetrag zur Verfügung gestellt. In den 10 Sekunden, die das Triebwerk beim zweiten Mal brennt und in denen das Raumschiff um das gleiche delta_v beschleunigt wird, wird also genau so viel Energie umgesetzt wie bei der ersten Brennphase.

So weit, so gut. Nun muss man sich vor Augen führen, dass die Naturgesetze immer innerhalb eines Systems gelten.

Das ist dein Fehler. Wie kommst du überhaupt auf diesen Quatsch !?

Die Naturgesetze gelten für ALLE Systeme.

Zitat:

Angenommen, im Raumschiff befinde sich ein Insasse, der vor der ersten Brennphase sich relativ zu einem Beobachter, der frei neben dem Raumschiff schwebt, in Ruhe befindet, also die kinetische Energie null besitzt. Der Insasse habe eine Masse von 70 kg.Die erste Brennphase beschleunige das Schiff um 5 m/s. Nun kann der Beobachter schließen, dass der Insasse eine kinetische Energie von 70/2*5² J = 875 J besitzt.
Nach der 2. Brennphase besitzt der Insasse (wegen doppelter Geschwindigkeit) die vierfache kinetische Energie. Auch die Raumschiffhülle hat die vierfache Energie, Ausrüstungsgegenstände usw. ebenfalls. Wie kann das angehen, bei gleichem „Energieverbrauch“?

Ganz einfach.

Weil (wie schon so oft gesagt) jede Geschwindigkeit eben relativ ist.
Und daher ist die kinetische Energie auch relativ.

Die Menge an verbranntem Treibstof ist es aber nicht.
LucyDiamond
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Anmeldungsdatum: 10.01.2006
Beiträge: 2022

BeitragVerfasst am: 19 Jun 2006 - 20:59:38    Titel:

Das ist mal wieder ein typischer GhostBe-Beitrag.

armchairastronaut hat sich echt Mühe gegeben und einen leicht nachzuvollziehenden und plausiblen Text geliefert, der eigentlich alle Missverständnisse aus der Welt schaffen sollte.

Aber anstatt den Text zu lesen und zu verstehen, pickt GhostBe sich einen Satz heraus, der ihm nicht passt, ohne den Kontext verinnerlicht zu haben, und kritisiert einfach drauflos.

Und zum Schluss gibts mal wieder einen der altbekannten, ständig wiedergekäuten Sätze, die wir alle schon zig mal gehört haben.

@GhostBe : Ich greife nicht dich als Person an, sondern deine Art zu diskutieren. Im Verlauf der vielen vielen Beiträge, die hin- und hergeschrieben wurden, ist mir oft aufgefallen, dass du die (häufig mit viel Mühe verfassten) Beiträge gar nicht richtig liest, sondern einfach nur auf einer Kleinigkeit herumhackst, die aber überhaupt nichts mit dem Kern der Sache zu tun hat. Versuch doch einfach mal, die Gedankengänge deiner Diskussionspartner nachzuvollziehen - du wirst feststellen, dass sich manche scheinbaren Widersprüche plötzlich in Luft auflösen. Es ist im Übrigen sehr anstrengend, mit jemandem zu reden, der scheinbar nicht zuhören will - daher rühren wohl auch die Probleme, die sich automatisch ergeben, sobald du an einem Thread teilnimmst.

Ich hoffe, du nimmst mir diesen Beitrag nicht übel und denkst vielleicht kurz darüber nach.. ich will keinen Streit anfangen, sondern nur einen Denkanstoß geben, warum Diskussionen mit dir beinah jedes Mal eskalieren (wobei ich bereits Besserung erkannt habe Wink )
GhostBe
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Anmeldungsdatum: 11.06.2006
Beiträge: 261
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 19 Jun 2006 - 22:33:57    Titel:

Jaja.

Macht´s gut, alle miteinander.
armchairastronaut
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Anmeldungsdatum: 31.10.2005
Beiträge: 6744
Wohnort: Colonia Claudia Ara Agrippinensis

BeitragVerfasst am: 19 Jun 2006 - 23:06:09    Titel: Re: "Energieverbrauch" - hatten wir schon mit Ghos

GhostBe hat folgendes geschrieben:
Die Naturgesetze gelten für ALLE Systeme.

Da hab ich auch nichts dagegen. Und ich freue mich, dass Du das auch so siehst.

Was ich hier konkret meinte: mit der Energieerhaltung können wir bei der Rakete so lange argumentieren, wie wir auch die durch die Düse entfleuchenden Verbrennungsgase betrachten, weil sie zum "System Rakete" mit dazu gehören.

Übrigens würde natürlich ein zweiter Beobachter, der sich unbeschleunigt so bewegt (oder sagen wir: "befindet"), dass das Raumschiff nach der ersten Brennphase genau neben ihm schwebt, über die gerade beendete und die sich anschließende zweite Brennphase zu den gleichen Ergebnissen kommen wie der zuvor erwähnte erste Beobachter. Und ein dritter Beobachter, der sich so "befindet", dass das Raumschiff am Ende der zweiten Brennphase neben ihm schwebt, käme ebenfalls zu den gleichen Ergebnissen.

Nur hat wegen der unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten die Rakete zu jedem Zeitpunkt und von jedem dieser Beobachter aus betrachtet eine andere kinetische Energie.
barachiel
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Anmeldungsdatum: 02.12.2005
Beiträge: 699
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: 19 Jun 2006 - 23:10:59    Titel:

GhostBe hat folgendes geschrieben:
Jaja.
Macht´s gut, alle miteinander.


Bant mich, löscht den Beitrag, peinigt mich - aber dem Kommentar konnte ich einfach nicht widerstehn...
The Freak
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Anmeldungsdatum: 05.12.2005
Beiträge: 275

BeitragVerfasst am: 20 Jun 2006 - 00:31:35    Titel: Parolen

Für ein unfassendes Wahrheitsverbot!

Zuletzt bearbeitet von The Freak am 15 Nov 2006 - 17:09:17, insgesamt einmal bearbeitet
LucyDiamond
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Anmeldungsdatum: 10.01.2006
Beiträge: 2022

BeitragVerfasst am: 21 Jun 2006 - 23:13:50    Titel:

Dann gehen wir doch mal zum Ausgangsproblem zurück. Während der kompletten Diskussion haben wir nämlich eine sehr wichtige Sache vergessen :
Was ist eigentlich die exakte physikalische Definition des Begriffs "Energieverbrauch" ??

Dass GhostBe ständig auf diesem Begriff herumreitet, zeigt schon, dass er auf dem Gebiet der Physik nicht unbedingt bewandert ist, denn in keinem einzigen Physikbuch wird man diesbezüglich eine Definition finden. Wie soll man denn auf die Frage "Wie hoch ist der Energieverbrauch" antworten, wenn nicht einmal geklärt ist, was das überhaupt ist ? Ist es die Gesamtenergie, die man braucht, um irgendeinen Prozess ablaufen zu lassen ? Wovon hängt diese Größe ab ? Gibts eine Formel dafür ? Über was für einen Prozess reden wir dabei ?

Das muss doch erst einmal geklärt werden, bevor man weiter diskutieren kann.

Falls ich GhostBe richtig verstanden habe, geht es ihm um die Energie, die man benötigt, um eine Masse von v1 auf v2 zu bringen. Und aus irgendeinem, mir immer noch nicht klar gewordenene Grund lehnt er die Benutzung der Formel deltaE = m/2 * (v2² - v1²) ab. Die Frage ist nur, warum ?? Das ist doch einfachste Newton`sche Mechanik - also nix mit dem bösen Einstein. Selbst wenn man von einem Objekt mit veränderlicher Masse ausgeht, ändert sich an dem Problem nicht viel. Man braucht wiederum nur die Newtonmechanik, um den Kram zu berechnen.

Vielleicht kann mir ja mal jemand begreiflich machen, was das ganze überhaupt mit der Relativitätstheorie zu tun hat - alles was wir hier machen ist Mechanik, 1. Semester.
Ich checks nicht Confused
LucyDiamond
Gesperrter User
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Anmeldungsdatum: 10.01.2006
Beiträge: 2022

BeitragVerfasst am: 25 Jun 2006 - 11:13:24    Titel:

breeze hat folgendes geschrieben:
hey, schön, daß Du dafür extra nochmal aufgestanden bist ... Smile das klingt logisch!

Grüße,
breeze


Ähm, nein, ich war noch wach... also kein Prob Wink

Und ich weiss immer noch nicht, was das mit Relativitätstheorie zu tun hat ..
GhostBe
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Anmeldungsdatum: 11.06.2006
Beiträge: 261
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 29 Jun 2006 - 11:44:51    Titel:

armchairastronaut hat folgendes geschrieben:
"Komischerweise" kannst du in mehreren Schubphasen jeweils die gleiche Menge Treibstoff verbrennen und damit jedes Mal sogar ein jeweils etwas größeres delta_v erzielen, und zwar von jedem beliebigen Inertialsystem aus betrachtet.

Das ist nicht "komisch", das ist wahr.

Egal ob man es wahr haben will oder nicht.
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