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#453776

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
29.04.2022, 17:11:45

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung (verkehr.kfz)

Die nette Mathe-Aufgabe von Pahoo heute bringt mich auf die Idee, hier mal eine Frage zu stellen, die mich schon länger beschäftigt, die ich aber nichteinmal richtig formulieren kann.

Es geht darum, irgendwie zu quantifizieren, wie viel mehr Energie eine hohe Beschleunigung gegenüber einer niedrigen benötigt. Hintergrund ist der, dass viele meinen, hohe Beschleunigung würde (viel) mehr Energie "verbrauchen" gegenüber einer niedrigen. Rein theoretisch gibt es aber keinen Mehrverbrauch. Nur eben das bisschen, das dadurch entsteht, dass ich während der Zeit der Beschleunigung schneller bin als der, der langsamer beschleunigt. Das kann aber nicht viel ausmachen - zumindest, wenn die Zeit für die Beschleunigung im Vergleich zur Zeit der gesamten Fahrt klein ist. Und genau das würde ich dem einen oder anderen gern näher bringen.

Nun könnte ein Mathematik-Genie sicher eine Formel herausfinden, in der diese Energie in Abhängigkeit von vielen Größen errechnet wird. Nur hilft das vermutlich wenig. Vielleicht wäre es besser, einfach zwei halbwegs normale Szenarien gegenüberzustellen?

Ich denke mir hier mal solche aus:

--x--x--
Strecke: 1 km
Startgeschwindigkeit: 0 km/h
Endgeschwindigkeit: 100 km/h
Energieverbrauch bei 100 km/h: 20 kWh/100 km
Beschleunigung 1: 20 s von 0 auf 100 km/h
Beschleunigung 2: 5 s von 0 auf 100 km/h
--x--x--

Was hier natürlich fehlt, ist der benötigte Energieverbrauch bei kleineren Geschwindigkeiten. Sollen wir den Rollwiderstand und ein paar andere Dinge einfach weglassen und definieren, dass der Energieverbrauch im Quadrat zur Geschwindigkeit steigt (das gilt für den Luftwiderstand, der bei höheren Geschwindigkeiten das entscheidende Merkmal ist)?

Ihr seht vermutlich, ich bin damit völlig überfordert und hoffe, ich blamiere mich nicht allzusehr. Jeder Hinweis auf eine "Lösung" ist willkommen.

Habt ein schönes Wochenende
Euer Karsten

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453778

sansnom

29.04.2022, 17:39:24

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

ohne Fakultät (!) geht hier garnichts.......!
Nee, im Ernst, das wird sich mit normalem Physikwissen
schwer beweisen lassen.
Der Umstand, dass es eine grosse Rolle spielt, ab welcher Drehzahl
hochgeschaltet werden muss, müsste ja irgendwie in solch eine Formel rein.
Und wie viel Spritmenge (sprich Stellung des Gaspedals) beim Beschleunigen
ist ideal?
Im allgemeinen heisst es ja, mit ca. 3/4 "Vollgas" zügig beschleunigen und
im richtigen Moment hochschalten bis zur gewünschten Geschwindigkeit.
Aber bring das mal in eine Formel.............

#453779

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
29.04.2022, 17:43:18

@ sansnom

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> ohne Fakultät (!) geht hier garnichts.......!
> Nee, im Ernst, das wird sich mit normalem Physikwissen
> schwer beweisen lassen.
> Der Umstand, dass es eine grosse Rolle spielt, ab welcher Drehzahl
> hochgeschaltet werden muss, müsste ja irgendwie in solch eine Formel
> rein.
> Und wie viel Spritmenge (sprich Stellung des Gaspedals) beim Beschleunigen
> ist ideal?
> Im allgemeinen heisst es ja, mit ca. 3/4 "Vollgas" zügig beschleunigen
> und
> im richtigen Moment hochschalten bis zur gewünschten Geschwindigkeit.
> Aber bring das mal in eine Formel.............

Ach, vielleicht hätte ich erwähnen sollen, dass ich das - etwas vereinfachend, aber auch zukunftsweisend - auf E-Autos beziehen würde. Da gibt es kein "Hochschalten". Aber Danke für den Einwand!

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453781

sansnom

29.04.2022, 17:48:07
(editiert von sansnom, 29.04.2022, 17:48:30)

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung (ed)

da wird es sicher, dank weniger Variablen, eine Lösung geben.
Ich habe lediglich ein Bauchgefühl, nämlich dass die verbrauchte
Energie gleich ist.

#453784

Manfred H

29.04.2022, 18:16:29

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

Auweia, alles viel zu lange her.

Probieren wir es hiermit:

https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/aufgabe/beschleunigung-eines-pkw

#453786

Hey_Joe zur Homepage von Hey_Joe

71229 Leonberg,
29.04.2022, 18:28:28

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

Es fehlt das Gewicht.

Kleiner Hinweis: f=m*a

Gruß,
Jochen

--
[image]

#453787

Manfred H

29.04.2022, 18:30:37

@ Manfred H

Erster Rechenversuch

Ekin = 462963 Joule für 100 km/h

P = 92,5 kW bei 5 Sec

P = 23,2 kW bei 20 Sec

#453788

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
29.04.2022, 19:07:31

@ Hey_Joe

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Es fehlt das Gewicht.
>
> Kleiner Hinweis: f=m*a

Ein sehr guter Einwand, danke. Was sollen wir annehmen? Ein typisches E-Auto wiegt so zwischen 1500 (Renault Zoe) bis über 2000 kg. Also vielleicht 1800 kg, falls wirklich jemand rechnen mag?

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453789

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
29.04.2022, 19:09:02

@ Manfred H

Erster Rechenversuch

> Ekin = 462963 Joule für 100 km/h
>
> P = 92,5 kW bei 5 Sec
>
> P = 23,2 kW bei 20 Sec

Danke, aber es geht mir ja gar nicht um die benötigte Leistung.

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453791

MudGuard zur Homepage von MudGuard

München,
29.04.2022, 19:22:01
(editiert von MudGuard, 29.04.2022, 19:22:21)

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung (ed)

> Es geht darum, irgendwie zu quantifizieren, wie viel mehr Energie eine hohe
> Beschleunigung gegenüber einer niedrigen benötigt.

In der Luftleere und bei nicht-Berücksichtigung von Reibung bei konstanter Masse und in der Ebene :
E = 0.5 m v,

Gehen wir mal davon aus, daß wir den Nullpunkt der Energie bei stehendem Fahrzeug haben (sprich: wir vernachlässigen die der Masse innewohnende Energie E=mc²):

Wenn jetzt ein Auto von z.B. 1000kg auf eine Geschwindigkeit von 1000m/s beschleunigt wird, hat es die Energie 0.5 * 1000kg *(1000m/s)²
Und unter Vernachlässigung von Reibung incl. Luftwiderstand muß genau diese Energie aufgewendet werden, um das Auto auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen.
Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Beschleunigung in 1s stattfindet oder in 5 Jahren.

Anders sieht es z.B. bei einer Rakete aus - diese verbrennt Treibstoff und stößt ihn zum Triebwerk raus. Wird also während des Beschleunigens leichter. Da wird's dann kompliziert, mit Differenzieren und/oder Integrieren ...

Auch beim Auto sieht die Rechnung anders aus, wenn sich die Geschwindigkeit deutlich der Lichtgeschwindigkeit annähert (dann wirkt sich die in der Bewegung steckende Energie nämlich doch gemäß E = mc² auf die Masse des Fahrzeugs aus.

--
[image]
MudGuard
O-o-ostern

#453792

Hey_Joe zur Homepage von Hey_Joe

71229 Leonberg,
29.04.2022, 19:29:22

@ MudGuard

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > Es geht darum, irgendwie zu quantifizieren, wie viel mehr Energie eine
> hohe
> > Beschleunigung gegenüber einer niedrigen benötigt.
>
> In der Luftleere und bei nicht-Berücksichtigung von Reibung bei konstanter
> Masse und in der Ebene :
> E = 0.5 m v,
>
> Gehen wir mal davon aus, daß wir den Nullpunkt der Energie bei stehendem
> Fahrzeug haben (sprich: wir vernachlässigen die der Masse innewohnende
> Energie E=mc²):
>
> Wenn jetzt ein Auto von z.B. 1000kg auf eine Geschwindigkeit von 1000m/s
> beschleunigt wird, hat es die Energie 0.5 * 1000kg *(1000m/s)²
> Und unter Vernachlässigung von Reibung incl. Luftwiderstand muß genau
> diese Energie aufgewendet werden, um das Auto auf diese Geschwindigkeit zu
> beschleunigen.
> Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Beschleunigung in 1s stattfindet oder
> in 5 Jahren.
>
> Anders sieht es z.B. bei einer Rakete aus - diese verbrennt Treibstoff und
> stößt ihn zum Triebwerk raus. Wird also während des Beschleunigens
> leichter. Da wird's dann kompliziert, mit Differenzieren und/oder
> Integrieren ...
>
> Auch beim Auto sieht die Rechnung anders aus, wenn sich die Geschwindigkeit
> deutlich der Lichtgeschwindigkeit annähert (dann wirkt sich die in der
> Bewegung steckende Energie nämlich doch gemäß E = mc² auf die Masse des
> Fahrzeugs aus.

Warum Lichtgeschwindigkeit? E = mc²?
Wir haben es hier mit "Mechanik und Physik" zu tun.

Gruß,
Jochen

--
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#453793

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
29.04.2022, 19:43:01
(editiert von Karsten Meyer, 29.04.2022, 19:43:32)

@ MudGuard

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung (ed)

> Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Beschleunigung in 1s stattfindet oder
> in 5 Jahren.

Ja, das schrieb ich doch auch. Aber es könnte einen kleinen Unterschied bedeuten, weil das stark beschleunigende Auto ja während des Beschleunigungsvorgangs (nur in dieser Zeit!) schneller fährt als das weniger stark beschleunigende.

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453794

Hey_Joe zur Homepage von Hey_Joe

71229 Leonberg,
29.04.2022, 19:48:29

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > Es fehlt das Gewicht.
> >
> > Kleiner Hinweis: f=m*a
>
> Ein sehr guter Einwand, danke. Was sollen wir annehmen? Ein typisches
> E-Auto wiegt so zwischen 1500 (Renault Zoe) bis über 2000 kg. Also
> vielleicht 1800 kg, falls wirklich jemand rechnen mag?

In diesem Fall nimm einfach 1500 kg.

Es geht ja nur um den Vergleich.

--
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#453798

Fabian86 zur Homepage von Fabian86

Hannover,
30.04.2022, 12:42:01

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe -> Psychologisch falscher Ansatz

> Ihr seht vermutlich, ich bin damit völlig überfordert und hoffe, ich
> blamiere mich nicht allzusehr. Jeder Hinweis auf eine "Lösung" ist
> willkommen.
>
> Habt ein schönes Wochenende
> Euer Karsten

Warum blamieren? Du hast es lange auf die Bank gedrückt, weil dein Glaubengrundsatz falsch ist: du hast Angst dich zu blamieren, wie alle 95% der Menschheit, laut (Erich Fromm), die es von Ihren Eltern gelernt haben :)

 :-) Sorry das ich jetzt die Psy. Keule raushole, aber ich hab gestern erst wieder was in meiner Therapie gelernt, was ich den anderen 95% der Menschheit gern weitergeben mag. Es ist keine Blamage, wenn man es nicht weiß, nur so lernt man es doch erst. Die Menschen, die zu Dir sagen, man ist der Karsten doof, haben die 95%, die es nicht anders gelernt haben und sich daher gar nicht trauen. Die anderen 5%, die dich lieben und sagen, ja und? Es wird jemand, der dich gerne habt, dass erklären.. aber wenn man im gelernten dabei bleibt, ich sage nichts, ich blamiere nicht, unterdrückt seine Gefühle... daher ist es gut, dass Du dich getraut hast und ich wünsche Dir, dass Du weitermachst und Dir jemand die Antwort geben kann. Und wenn nicht hier, dann fragst woanders  ;-) Schönen Samstag...

PS: war gestern erst meine 2. Gruppentherapie, daher kann ich es nicht so gut wiedergeben, da ich Schwierigkeiten haben, es zu schreiben. Aber ich traue mich, weil ich fühlte, dass es Dich beschäftigt hat und jemand das gleiche Gefühlt hat und Du jetzt den Mut hattest zu fragen. Und mir tut es gut, zu sehen, dass Du den Mut gefunden hast, zu fragen und das freut mich innerlich für Dich  :troest:

PS:  :hau: <- den werde ich sicherlich auch bald los, Gewalt ist keine Lösung :-D

--
Zur Coronazeiten sag ich nur eines: keine Panik und lächeln!
Stand: 24.03.2020

Update 02.01.2022
Seit 23.10.2021 Neuanfang mit neuer Wohnung :)
2022 und wir können wieder gehen... Nein, ich bleib stehen! Jetzt wird gehandelt!
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#453801

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
30.04.2022, 13:29:59

@ Fabian86

Physik-Aufgabe -> Psychologisch falscher Ansatz

Danke für die aufbauenden Worte und dir alles Gute und ein schönes Wochenende!
Gruß Karsten

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453803

Fabian86 zur Homepage von Fabian86

Hannover,
30.04.2022, 13:51:08

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe -> Psychologisch falscher Ansatz

> Danke für die aufbauenden Worte und dir alles Gute und ein schönes
> Wochenende!
> Gruß Karsten

 ;-) Dir auch, bitte.

--
Zur Coronazeiten sag ich nur eines: keine Panik und lächeln!
Stand: 24.03.2020

Update 02.01.2022
Seit 23.10.2021 Neuanfang mit neuer Wohnung :)
2022 und wir können wieder gehen... Nein, ich bleib stehen! Jetzt wird gehandelt!
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#453823

DUMIAU

01.05.2022, 14:50:40

@ Karsten Meyer

Erster Rechenversuch

> > Ekin = 462963 Joule für 100 km/h
> >
> > P = 92,5 kW bei 5 Sec
> >
> > P = 23,2 kW bei 20 Sec
>
> Danke, aber es geht mir ja gar nicht um die benötigte Leistung.

Wäre wohl der nächste Rechenschritt, die Leistung in Energie = Verbrauch umzurechnen

Mal rein aus der Praxis, mehrfach beobachtet das beim Überholen mit viel Schmackes hinterher der Durchschnittsverbrauch niedriger war als vor dem Überholen, wenn auch in der Regel nur 0,1L. Beim zaghaften Überholen noch nie beobachtet.
Durch die vielen Einflüsse die beim Verbrauch ein Rolle spielen dürfte ein Formel ziemlich aufwendig werden, denn man muss ja dabei auch Rollwiederstand, Luftwiederstand und vor Allem die Effizenz des Motors berücksichtigen

Vor einiger Zeit einen Kommentar eines Fahrzeugentwicklers gelesen der meinte das bis Heute Fahrversuche beim Verbrauch schneller und genauer sind als jede Berechnung am Computer weil einfach zu viele Parameter reinspielen

#453827

Pahoo

bei Ingelheim,
01.05.2022, 18:07:41

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

Um einen Körper von 0 auf die Geschwindigkeit v zu bringen brauchst du die Energie
E = 1/2 mv²
Das ist genau die kinetische Energie, die der Körper dann hat -> Energieerhaltungssatz.

Die Beschleunigung ist dabei egal, ob schnell oder langsam, es braucht immer die gleiche Energie.

Für starke Beschleunigung braucht es nur mehr Leistung ("PS").

Das ist die Theorie.
In der Praxis ist es so, dass Verbrennungsmotoren wohl bei maximaler Leistung deutlich ineffizienter arbeiten und starke Beschleunigungen daher den Spritverbrauch hochtreiben.

P.S.: Beim Auto kommt neben der linearen Beschleunigung noch die Winkelbeschleunigung der Räder hinzu.
Die dazugehörige Rotationsenergie ist
E = 1/2 J ω² (J: Trägheitsmoment, ω: Winkelgeschwindigkeit)

#453828

Hey_Joe zur Homepage von Hey_Joe

71229 Leonberg,
01.05.2022, 18:35:27

@ Pahoo

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Um einen Körper von 0 auf die Geschwindigkeit v zu bringen brauchst du die
> Energie
> E = 1/2 mv²
> Das ist genau die kinetische Energie, die der Körper dann hat ->
> Energieerhaltungssatz.
>
> Die Beschleunigung ist dabei egal, ob schnell oder langsam, es braucht
> immer die gleiche Energie.
>
> Für starke Beschleunigung braucht es nur mehr Leistung ("PS").
>
> Das ist die Theorie.
> In der Praxis ist es so, dass Verbrennungsmotoren wohl bei maximaler
> Leistung deutlich ineffizienter arbeiten und starke Beschleunigungen daher
> den Spritverbrauch hochtreiben.
>
> P.S.: Beim Auto kommt neben der linearen Beschleunigung noch die
> Winkelbeschleunigung der Räder hinzu.
> Die dazugehörige Rotationsenergie ist
> E = 1/2 J ω² (J: Trägheitsmoment, ω: Winkelgeschwindigkeit)

Kinetische Energie  :ok: Super!

--
[image]

#453829

Pahoo

bei Ingelheim,
01.05.2022, 18:41:50

@ Hey_Joe

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Es fehlt das Gewicht.
>
> Kleiner Hinweis: f=m*a
>
> Gruß,
> Jochen

Ähm, nein.
F = m * a

F steht für Kraft, f für Frequenz.

#453831

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
01.05.2022, 20:17:24

@ Pahoo

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Um einen Körper von 0 auf die Geschwindigkeit v zu bringen brauchst du die
> Energie
> E = 1/2 mv²
> Das ist genau die kinetische Energie, die der Körper dann hat ->
> Energieerhaltungssatz.
>
> Die Beschleunigung ist dabei egal, ob schnell oder langsam, es braucht
> immer die gleiche Energie.

Danke, das war mir ja klar und das schrieb ich auch. Jetzt gibt es aber Leute, die meinen, die Karre verbraucht mehr, wenn sie stark beschleunigt, weil sie ja auf der Strecke, die das langsamere Auto noch zum Beschleunigen braucht, schon schneller fährt.

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453833

Pahoo

bei Ingelheim,
01.05.2022, 20:43:08

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > Um einen Körper von 0 auf die Geschwindigkeit v zu bringen brauchst du
> die
> > Energie
> > E = 1/2 mv²
> > Das ist genau die kinetische Energie, die der Körper dann hat ->
> > Energieerhaltungssatz.
> >
> > Die Beschleunigung ist dabei egal, ob schnell oder langsam, es braucht
> > immer die gleiche Energie.
>
> Danke, das war mir ja klar und das schrieb ich auch. Jetzt gibt es aber
> Leute, die meinen, die Karre verbraucht mehr, wenn sie stark beschleunigt,
> weil sie ja auf der Strecke, die das langsamere Auto noch zum Beschleunigen
> braucht, schon schnell er fährt.

Da ist was dran. Der Luftwiderstand steigt ja mit dem Quadrat der Geschwindigkeit.. 40% schneller, doppelter Widerstand, entsprechend mehr Arbeit und Benzin erforderlich.

#453834

Pahoo

bei Ingelheim,
01.05.2022, 21:08:03

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > Um einen Körper von 0 auf die Geschwindigkeit v zu bringen brauchst du
> die
> > Energie
> > E = 1/2 mv²
> > Das ist genau die kinetische Energie, die der Körper dann hat ->
> > Energieerhaltungssatz.
> >
> > Die Beschleunigung ist dabei egal, ob schnell oder langsam, es braucht
> > immer die gleiche Energie.
>
> Danke, das war mir ja klar und das schrieb ich auch. Jetzt gibt es aber
> Leute, die meinen, die Karre verbraucht mehr, wenn sie stark beschleunigt,
> weil sie ja auf der Strecke, die das langsamere Auto noch zum Beschleunigen
> braucht, schon schneller fährt.


Wie lautet denn die Frage?
Wer verbraucht mehr bis jeweils die Zielgeschwindigkeit erreicht ist?
oder
Wer verbraucht mehr auf der Strecke, die das lahmere Auto zum Erreichen der Zielgeschwindigkeit braucht?
Das führt zu unterschiedlichen Ergebnissen.

#453835

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
01.05.2022, 21:13:44

@ Pahoo

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > > Um einen Körper von 0 auf die Geschwindigkeit v zu bringen brauchst du die
> > > Energie E = 1/2 mv²
> > > Das ist genau die kinetische Energie, die der Körper dann hat -> Energieerhaltungssatz.
> > >
> > > Die Beschleunigung ist dabei egal, ob schnell oder langsam, es braucht
> > > immer die gleiche Energie.
> >
> > Danke, das war mir ja klar und das schrieb ich auch. Jetzt gibt es aber
> > Leute, die meinen, die Karre verbraucht mehr, wenn sie stark beschleunigt,
> > weil sie ja auf der Strecke, die das langsamere Auto noch zum Beschleunigen
> > braucht, schon schneller fährt.
>
>
> Wie lautet denn die Frage?
> Wer verbraucht mehr bis jeweils die Zielgeschwindigkeit erreicht ist?
> oder
> Wer verbraucht mehr auf der Strecke, die das lahmere Auto zum Erreichen der
> Zielgeschwindigkeit braucht?
> Das führt zu unterschiedlichen Ergebnissen.

Eigentlich möchte ich wissen, wie viel mehr der schnell beschleunigende verbraucht. Weil ich nämlich vermute, dass das fast nichts ist. Was natürlich stark von der Gesamtstrecke abhängt.

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453838

Pahoo

bei Ingelheim,
01.05.2022, 21:34:47

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Eigentlich möchte ich wissen, wie viel mehr der schnell beschleunigende
> verbraucht. Weil ich nämlich vermute, dass das fast nichts ist. Was
> natürlich stark von der Gesamtstrecke abhängt.

wieviel er mehr verbraucht bis was?

Die Frage ist unvollständig und daher so nicht lösbar.

Der Sportwagen ist in 10 s auf 100 und verbraucht z.B. dafür 0.1 l.
Der Opa im VW Derby nimmt sich dafür 30 min Zeit, fährt dabei 25km und verbraucht dafür 1,5 l.
Opa verbraucht mehr bis zur Zielgeschwindigkeit, ist dafür aber auch schon weiter gefahren.

#453839

Pahoo

bei Ingelheim,
01.05.2022, 21:47:16

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Eigentlich möchte ich wissen, wie viel mehr der schnell beschleunigende
> verbraucht. Weil ich nämlich vermute, dass das fast nichts ist. Was
> natürlich stark von der Gesamtstrecke abhängt.

wieviel er mehr verbraucht bis was?

Die Frage ist unvollständig und daher so nicht lösbar.

Der Sportwagen ist in 10 s auf 100 und verbraucht z.B. dafür 0.1 l.
Der Opa im VW Derby nimmt sich dafür 30 min Zeit, fährt dabei 25km und verbraucht dafür 1,5 l.
Opa verbraucht mehr bis zur Zielgeschwindigkeit, ist dafür aber auch schon weiter gefahren.

#453840

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
01.05.2022, 22:25:08

@ Pahoo

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > Eigentlich möchte ich wissen, wie viel mehr der schnell beschleunigende
> > verbraucht. Weil ich nämlich vermute, dass das fast nichts ist. Was
> > natürlich stark von der Gesamtstrecke abhängt.
>
> wieviel er mehr verbraucht bis was?
>
> Die Frage ist unvollständig und daher so nicht lösbar.

Aus dem Originalbeitrag:
--x--x--
Strecke: 1 km
Startgeschwindigkeit: 0 km/h
Endgeschwindigkeit: 100 km/h
Energieverbrauch bei 100 km/h: 20 kWh/100 km
Beschleunigung 1: 20 s von 0 auf 100 km/h
Beschleunigung 2: 5 s von 0 auf 100 km/h
--x--x--
und falls das Gewicht eine Rolle spielt: 1500 kg.

Wie viel verbraucht das (E-) Auto bei Beschleunigung 1 mehr als bei Beschleunigung 2?

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453841

Pahoo

bei Ingelheim,
02.05.2022, 00:56:50

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> Aus dem Originalbeitrag:
> --x--x--
> Strecke: 1 km
> Startgeschwindigkeit: 0 km/h
> Endgeschwindigkeit: 100 km/h
> Energieverbrauch bei 100 km/h: 20 kWh/100 km
> Beschleunigung 1: 20 s von 0 auf 100 km/h
> Beschleunigung 2: 5 s von 0 auf 100 km/h
> --x--x--
> und falls das Gewicht eine Rolle spielt: 1500 kg.
>
> Wie viel verbraucht das (E-) Auto bei Beschleunigung 1 mehr als bei
> Beschleunigung 2?

Ok, Betrachtung Energieverbrauch durch Luftwiderstand während des Beschleunigens:
Aus v = a * t und s = 1/2 a t² kann man ausrechnen, dass Auto1 280m braucht um 100 km/h zu erreichen, Auto2 nur 70m.
Wofür ist deine Streckenangabe? Die Masse des Autos spielt beim Luftwiderstand auch keine Rolle.
Beide Autos erhöhen linear die Geschwindigkeit von 0 auf 100 und haben dabei mit zunehmendem Luftwiderstand zu kämpfen. Auto2 ist jedoch viel schneller damit fertig und verbraucht daher weniger Energie bei dem Vorgang.
Oder anders ausgedrückt:
Der Luftwiderstand steigt über die (Beschleunigungs-)Zeit parabelmäßig an und die Fläche unter der Parabel sollte der konsumierten Energie entsprechen. Da die Parabel1 4fach gestreckt ist gegenüber Parabel2, ist auch die Fläche darunter größer. Integralrechnung und so ...  :-)

#453844

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
02.05.2022, 13:07:40

@ Pahoo

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung

> > Aus dem Originalbeitrag:
> > --x--x--
> > Strecke: 1 km
> > Startgeschwindigkeit: 0 km/h
> > Endgeschwindigkeit: 100 km/h
> > Energieverbrauch bei 100 km/h: 20 kWh/100 km
> > Beschleunigung 1: 20 s von 0 auf 100 km/h
> > Beschleunigung 2: 5 s von 0 auf 100 km/h
> > --x--x--
> > und falls das Gewicht eine Rolle spielt: 1500 kg.
> >
> > Wie viel verbraucht das (E-) Auto bei Beschleunigung 1 mehr als bei
> > Beschleunigung 2?
>
> Ok, Betrachtung Energieverbrauch durch Luftwiderstand während des
> Beschleunigens:
> Aus v = a * t und s = 1/2 a t² kann man ausrechnen, dass Auto1 280m
> braucht um 100 km/h zu erreichen, Auto2 nur 70m.
> Wofür ist deine Streckenangabe? Die Masse des Autos spielt beim
> Luftwiderstand auch keine Rolle.
> Beide Autos erhöhen linear die Geschwindigkeit von 0 auf 100 und haben
> dabei mit zunehmendem Luftwiderstand zu kämpfen. Auto2 ist jedoch viel
> schneller damit fertig und verbraucht daher weniger Energie bei dem
> Vorgang.
> Oder anders ausgedrückt:
> Der Luftwiderstand steigt über die (Beschleunigungs-)Zeit parabelmäßig
> an und die Fläche unter der Parabel sollte der konsumierten Energie
> entsprechen. Da die Parabel1 4fach gestreckt ist gegenüber Parabel2, ist
> auch die Fläche darunter größer. Integralrechnung und so ...  :-)

Vielen Dank für deine Rechnung, pahoo! Ist ja schon mal sehr interessant, dass das langsam beschleunigende Auto mehr als ein Viertel des angenommenen Kilometers braucht, bis es seine Endgeschwindigkeit erreicht hat. Es ist demnach auf 210 m langsamer als das starke Auto. Hmm, vielleicht ist ja der Mehrverbrauch in meinem Beispiel doch gar nicht so marginal, wie ich immer annahm?

--
Ich bin sehr aktiv bei facebook, wo ich vor allem Fotos zeige und mich in Gruppen über alles mögliche, insbesondere meine Heimatstadt Konstanz austausche.

#453845

Pahoo

bei Ingelheim,
02.05.2022, 13:47:39
(editiert von Pahoo, 02.05.2022, 13:52:22)

@ Karsten Meyer

Physik-Aufgabe zur Beschleunigung (ed)

> Vielen Dank für deine Rechnung, pahoo! Ist ja schon mal sehr interessant,
> dass das langsam beschleunigende Auto mehr als ein Viertel des angenommenen
> Kilometers braucht, bis es seine Endgeschwindigkeit erreicht hat. Es ist
> demnach auf 210 m langsamer als das starke Auto. Hmm, vielleicht ist ja der
> Mehrverbrauch in meinem Beispiel doch gar nicht so marginal, wie ich immer
> annahm?

Das langsame Auto braucht für seine 280 m bzw. 20 s bis zur Erreichung der 100 km/h nach meiner Meinung etwa die 4fache Arbeit/Energie für den Luftwiderstand wie das schnelle Auto für die 70 m bzw. 5 s auf 100 Sachen.

Nimmt man an, dass das schnelle Auto nach den 70 m bzw. 5 s konstant mit 100 km/h weiterfährt, dann braucht das schnelle Auto auf 280 m (vermutlich und erfahrungsgemäß) mehr Energie für den Luftwiderstand als das langsame Auto.

Will man wissen, welches Auto nach 20 s Fahrt mehr verbraucht hat, wird auch das schnellere Auto verlieren. Es ist dann aber auch schon 486 m gefahren, das langsame Auto erst 280 m.

Je nachdem, was genau gefragt ist, sieht das Ergebnis so oder so aus.  :-)

#453855

wildfire

02.05.2022, 21:34:01

@ Pahoo

Fragestellung?

> Wie lautet denn die Frage?

Die habe ich auch vermisst  :hau: .

Deshalb habe ich mich ja zurückgehalten mit dem Versuch einer Antwort !

#453858

Karsten Meyer zur Homepage von Karsten Meyer

Konstanz am Bodensee,
02.05.2022, 23:14:33
(editiert von Karsten Meyer, 02.05.2022, 23:21:31)

@ wildfire

Fragestellung? (ed)

> > Wie lautet denn die Frage?
>
> Die habe ich auch vermisst  :hau: .
>
> Deshalb habe ich mich ja zurückgehalten mit dem Versuch einer Antwort !

Es geht darum, irgendwie zu quantifizieren, wie viel mehr Energie eine hohe Beschleunigung gegenüber einer niedrigen benötigt.

Oder konkret: Wie viel mehr verbraucht das stark beschleunigende Auto gegenüber dem schwachen?

--
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