(wieder einmal) Energieverbrauch

[Sebastian Hauk]

Zitat von pauli

Hi quick,

folgendes Szenario:

- Fahrzeug wird einmal von 0 auf 100km/h beschleunigt, dann nochmal von 100 auf 200km/h
- optimale Bedingungen:
-- kein Luftwiederstand, keine Reibungs- oder sonstige Verluste
-- Motor Wirkungsgrad 100%

Josefs Annahme ist: bei Vernachlässigung der Reibung wird bei Beschleunigung von 0 auf 100km/h gleich viel Energie gebraucht wie bei Beschleunigung von 100 auf 200km/h

Im Anhang sind Excel-Tabellen, aus denen (basierend aus den bekannten Formeln) hervorgeht, dass die kin. Energie quadratisch steigt.
Davon leite ich ab, dass auch der Energieverbrauch quadratisch steigt, denn woher soll die kin. Energie kommen wenn nicht aus dem Treibstoff?

Aber: Kann man das beweisen?

Hallo pauli,

damit beschäftige ich mich auch gerade im Moment.

http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=453

Gruß

Sebastian

[Uli]

Zitat von pauli

Hi quick,

folgendes Szenario:

- Fahrzeug wird einmal von 0 auf 100km/h beschleunigt, dann nochmal von 100 auf 200km/h
- optimale Bedingungen:
-- kein Luftwiederstand, keine Reibungs- oder sonstige Verluste
-- Motor Wirkungsgrad 100%

Josefs Annahme ist: bei Vernachlässigung der Reibung wird bei Beschleunigung von 0 auf 100km/h gleich viel Energie gebraucht wie bei Beschleunigung von 100 auf 200km/h

Im Anhang sind Excel-Tabellen, aus denen (basierend aus den bekannten Formeln) hervorgeht, dass die kin. Energie quadratisch steigt.
Davon leite ich ab, dass auch der Energieverbrauch quadratisch steigt, denn woher soll die kin. Energie kommen wenn nicht aus dem Treibstoff?

Aber: Kann man das beweisen?

Im Idealfall (ohne Reibung, ohne Gewichtsverlust des Fahrzeugs durch Treibstoffverbrauch etc,etc.) ist das alles
doch recht einfach, finde ich:
im Startsystem kostet die erste Phase die Energie (statt 100 km/h schreibe ich mal V und statt 200 km/h 2V)

(1/2) m * V * V - (1/2) m * 0 * 0 = 0.5 * m * V^2

In demselben System kostet die 2. Beschleunigungsphase (Differenz der kinetischen Energien vorher und nachher)

(1/2) m * 2V * 2V - (1/2) m * V * V = 1.5 * m * V^2

Benutzt man das System, in dem zwischendurch gestoppt wurde (bei 100 km/h) für die Energiebilanz der 2. Phase,
so erhält man selbstverständlich wieder

(1/2) m * V * V - (1/2) m * 0 * 0 = 0.5 * m * V^2

übereinstimmend mit dem Relativitätsprinzip.


Fazit: die Energienbilanz ändert sich mit dem Referenzsystem, und das kann ja auch nicht überraschen:
in einem ausgewählten Referenzsystem kann eine doppelt so schnelle Masse 4 mal so viel Arbeit verrichten.

Die Physiker sagen, die Energie ist kein Skalar unter Galilei- (oder Lorentz-) Transformationen.
Das ist sie eben nur unter Rotationen, die man zumeist in der klassischen nichtrelativistischen Physik betrachtet, wenn man das Transformationsverhalten (Skalar, Vektor, Tensor, ...) physikalischer Größen diskutiert.

Worum es hier mehr geht, das ist wohl der Treibstoffverbrauch als der Energieverbrauch. Diesen bekommt man, indem man diese Verfeinerung fortsetzt in sehr viele Beschleunigungsphasen und jeweils die Energiebilanz in dem momentanen Ruhesystem des Fahrzeugs macht.

Dieser ist natürlich identisch für jede inkrementelle Geschwindigkeitserhöhung. Die quadratische Erhöhung der Energie wird immer erst dann offenbar, wenn ich mich auf das ursprüngliche Startsystem beziehe (z.B. meinen Bremsweg dort abschätze).

Gruss, Uli

[quick]

Danke Uli,

das war fachlich wohl einwandfrei erklärt.

Zitat von Uli

Benutzt man das System, in dem zwischendurch gestoppt wurde (bei 100 km/h) für die Energiebilanz der 2. Phase,
so erhält man selbstverständlich wieder

(1/2) m * V * V - (1/2) m * 0 * 0 = 0.5 * m * V^2

Wenn ich mir bei 100 km/h einen Systemwechsel vorstelle (das Fahrzeug wird huckepack von einem gaaanz langen 100km/h schnellen Zug übernommen), dann benötigt es für die nächsten 100km/h auf und relativ zu dem Zug die gleiche Energie wie im ersten System.

Wäre das so etwas wie die Swing-by-Manöver von Satelliten im Weltraum?

mfg
quick

[Uli]

Zitat von quick

Danke Uli,

das war fachlich wohl einwandfrei erklärt.


Wenn ich mir bei 100 km/h einen Systemwechsel vorstelle (das Fahrzeug wird huckepack von einem gaaanz langen 100km/h schnellen Zug übernommen), dann benötigt es für die nächsten 100km/h auf und relativ zu dem Zug die gleiche Energie wie im ersten System.

Wäre das so etwas wie die Swing-by-Manöver von Satelliten im Weltraum?

mfg
quick

Hi Quick,

weiss nicht ...,

vielleicht gibt es tatsächlich eine Parallele: beim "Swing By" gewinnt ja ein Flugkörper - z.B. beim Orbit um die Sonne - kinetische Energie (im Ruhesystem der Sonne) dadurch, dass er vorübergehend in den Einfluss des Schwerefeldes eines weiteren viel größeren Himmelskörpers gerät, der sich relativ zur Sonne bewegt, z.B. eines Planeten ("3-Körper-Problem") und von diesem quasi "ein Stück mitgenommen" wird.

Gruss, Uli

[JotBe]

Zitat von pauli

Das kann man so denke ich nicht sagen, ein Rollerfahrer fährt z.B. an, aber ein Boddybuilder hält ihn fest (das ist dein Beispiel der nicht abhebenden Rakete).
Je mehr der Rollerfahrer Gas gibt, desto mehr Kraft/Energie muss der Boddybuilder aufwenden um ihn festzuhalten. Das kann zu einer Patt-Situation (Gleichgewicht) führen, bei der beide reichlich Energie verlieren, aber sich "nichts" tut, der Schwerpunkt sich keinen mm bewegt.
Diese jeweils verbrauchte Energie müsste man auch messen/berechnen können, aber wie?

Du hast wohl vergessen dass Kraft Masse mal Beschleunigung ist ...

[JotBe]

Zitat von pauli

Das Ding ist, dass Energie aus "realem" Treibstoff offenbar in kin. Energie umgewandelt wurde, und so wie es rechnerisch aufgeführt wurde, mag Josef, denke ich, das nicht als Beweis akzeptieren weil der Treibstoffverbrauch "absolut" ist, kin. Energie sich auf den ersten Blick "relativ" bemerkbar machen kann:

Das ist aber auch auf den letzten Blick so.

Wenn v relativ ist, dann IST mv²/2 AUCH relativ.

Und an die ganzen Trolle und Spammer, die DAS nicht kapieren wollen, verschwende ich keine weitere Energie.


mit meinem Kaktus auf Sauftour gegangen,
JB

[JotBe]

Zitat von Uli

Fazit: die Energienbilanz ändert sich mit dem Referenzsystem, und das kann ja auch nicht überraschen:
in einem ausgewählten Referenzsystem kann eine doppelt so schnelle Masse 4 mal so viel Arbeit verrichten.

Warum hältst du dich nicht endlich an deine eigene Signatur, und hörst endlich mit deinen Lügen auf !?

Nenn doch mal ein Referenzsystem in dem ein leerer Tank nicht mehr leer ist, oder höre auf, die Leute hier zu verblöden, du Scharlatan. UUUps, nee: du Conni.



angewidert,
JB

[Uli]

Zitat von JotBe

Warum hältst du dich nicht endlich an deine eigene Signatur, und hörst endlich mit deinen Lügen auf !?

Nenn doch mal ein Referenzsystem in dem ein leerer Tank nicht mehr leer ist, oder höre auf, die Leute hier zu verblöden, du Scharlatan. UUUps, nee: du Conni.



angewidert,
JB

Das wird ja immer absurder mit dir.
Das, was ich hier beschrieben habe, war klassische, nichtrelativistische Mechanik. Hast du dagegen auch was ?
Mann, dann geh doch zurück in deine Gummizelle; hast doch irgendwo dein eigenes Forum, in dem du nach Belieben wüten kannst.

[JotBe]

Zitat von Uli

Das wird ja immer absurder mit dir.
Das, was ich hier beschrieben habe, war klassische, nichtrelativistische Mechanik. Hast du dagegen auch was ?
Mann, dann geh doch zurück in deine Gummizelle; hast doch irgendwo dein eigenes Forum, in dem du nach Belieben wüten kannst.

Das, was du hier geschrieben hast, war völlig unsinniges Vermischen von Dynamik und Kinematik, aus physikalischer Sicht völlig absurd.

Wenn die Menschheit nicht völlig verblöden soll, dann gehören solche Scharlatane wie du in Gummizellen.

Vom verfasungswidrigen Unterdrücken der Meinungsfreiheit fange ich gar nicht erst an ...


JB

P.S.:
Und ich warte immer noch auf ein Referenzsystem in dem ein leerer Tank nicht mehr leer ist ...

[Uli]

Zitat von JotBe

Das, was du hier geschrieben hast, war völlig unsinniges Vermischen von Dynamik und Kinematik, aus physikalischer Sicht völlig absurd.

Wenn die Menschheit nicht völlig verblöden soll, dann gehören solche Scharlatane wie du in Gummizellen.

Vom verfasungswidrigen Unterdrücken der Meinungsfreiheit fange ich gar nicht erst an ...


JB

P.S.:
Und ich warte immer noch auf ein Referenzsystem in dem ein leerer Tank nicht mehr leer ist ...

IdiJotBe, du kannst mir mal 'ne Mark leihen ...