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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Elektrizität

Beispielrechnungen


1. Atom
2. Motor



An dieser Stelle wollen wir mit den oben kennengelernten Formeln ein paar Beispielrechnungen anhand der A-340s durchführen. Hierzu steht uns ein Datenblatt (Anhang 1) mit den wichtigsten technischen Daten zur Verfügung, lediglich ein fehlender Widerstandskoeffizient ist zu bedauern.
Mit Hilfe der Formeln über den Aufrieb, den Schub sowie das Gewicht des Flugzeugs lassen sich jedoch schon einige interessante Werte ausrechnen. So ist es möglich die minimale Start- und Landegeschwindigkeit, die Beschleunigung des Flugzeuges und einiges mehr auszurechnen.
Stellen wir hier eine Tabelle auf mit gegebenen Werten aus denen wir andere Werte errechnen und diese mit den gegebenen Vergleichen:

Als erstes wollen wir die minimale Startgeschwindigkeit errechnen, hierfür müssen wir zuerst die Gewichtskraft des Flugzeuges ausrechnen und dann die Formel für die Aufriebskraft zu v umstellen. Dann setzten wir für die Gewichtskraft ein sobald diese von der Auftriebskraft überschritten wird kann das Flugzeug starten. Die Luftdichte wählen wir bei 15°C auf Meereshöhe (1,25 kg/m³):


Wir setzen und gleich und stellen die Formel zu um:

Nun brauchen wir nur noch die Werte, die wir aus der Tabelle 1 entnehmen können einzusetzen:

Wir erhalten mit ca. 70 m/s einen um ca. 15% abweichenden Wert von den Airbusangaben, dies können wir vor allem darauf zurückführen, das wir die Gewichtskraft nur gleich der Auftriebskraft gesetzt haben, dies würde bedeuten, dass das Flugzeug nur schweben würde, es ist also tatsächlich ein Wert nötig der oberhalb unseres Ergebnisses liegt. Ebenso ist nicht bekannt mit welcher Luftdichte bei den Airbusangaben gerechnet wurde auch diese Ungenauigkeit verfälscht unser Ergebnis. Sollte zum Beispiel eine Luftdichte von ca. 1 kg/m³ verwendet worden sein, wie sie bei Flughäfen auf ca. 2000m Höhe vorhanden ist erhalten wir 75 m/s als Ergebnis, ein Wert der nur sehr gering von den Werksangaben der Airbus-Werke abweicht.
Mit der selben Formel wie für läßt sich mit Hilfe anderer Variablen auch die minimale Landegeschwindigkeit errechnen hierfür müssen wir und verwenden:

Wir setzten wieder die gegebenen Werte ein:


Auch dieser Wert weicht nicht unerheblich von den Airbusangaben ab, das Ergebnis wird wieder aufgrund der selben Faktoren ungenau.
Der höhere Wert ist auf die Landeklappen zurückzuführen, die die Flügelform zu Gunsten eines höheren Auftriebs verbessert.
An dieser Stelle wollen wir ausrechnen wie schnell der Airbus beschleunigen kann, hierfür benötigen wir die Schubkraft und das Gewicht des Flugzeugs. Die Berechnung lautet wie folgt:
Nach dem Newtonschen Gesetz ist Kraft = Masse * Beschleunigung ( ). So können wir für die Beschleunigung des Flugzeugs die folgende Formel aufstellen:

Setzen wir nun die gegebenen Werte ein erhalten wir:

 
 



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