Lösungen Erweiterte Fachtechnik (März 2016)

Unser Stromweltsponsor dieser Ausgabe:

Aufgabe 1

FG = m ⋅ g = (120 kg + (6 ⋅ 80 kg)] ⋅ 9.81 m/s2 = 5'886 N = 5.886 kN

Aufgabe 2

Mathematische Lösung:

x ⋅ 70km/h + x ⋅ 50km/h = 105km
x(70km/h + 50km/h)= 105km
x = 0.875h = 52’30’’
sA = vA ⋅ t = 0.875h ⋅ 70km/h = 61.25km
sB = vB ⋅ t = 0.875h ⋅ 50km/h = 43.75km

Aufgabe 3

Pab = m ⋅ g ⋅ h ⋅ ηT = 4100 kg/s ⋅ 9.81 m/s2 ⋅ 15 ⋅ 0.83 = 500'751 W = 500.75 kW

Aufgabe 4

QE = m ⋅ cE ⋅ ΔϑE  = 5 kg ⋅ 2.1 kJ/kgK ⋅ 5 K = 52.5 kJ
QS = m ⋅ Lf = 5 kg ⋅ 334 kJ/kg = 1'670 kJ
QW = m ⋅ cW ⋅ ΔϑE = 5 kg ⋅ 4.187 kJ/kgK ⋅ 100 K = 2’093.5 kJ
QV = m ⋅ LV = 5 kg ⋅ 2'258 kJ/kg = 11’290 kJ
QD = m ⋅ cD ⋅ ΔϑE = 5 kg ⋅ 1.95 kJ/kgK ⋅ 20 K = 195 kJ
QTOT = QE +QS +QW +QV +QD = 15'301 kJ = 4.25 kWh

Aufgabe 5

F = m ⋅ g = 25 kg ⋅ 9.81 m/s2= 245.25 N
Seildurchhang = 16 m – 12 m = 4 m
tan α = 4 m / 10 m = 0.4 →  arctan = 21.8°
F1 = F2 = FG/ 2 /sin α = 245.25 N / 2 / 0.371 = 330.18 N

Aufgabe 6

 E2 = E1 ⋅ r12 / r22 = 680 lx ⋅ (0.8 m)2 / (1.3 m)2 = 257.5 lx

Aufgabe 7

Aufgabe 8

M = F ⋅ r = m ⋅ g ⋅ r = 55 kg ⋅ 9.81 m/s2 ⋅ 0.35 m = 188.84 Nm

Aufgabe 9

 p = F / A → A = F / p = 35 kN / 2.8 N/mm2 = 12'500 mm2 = 125 cm2

Aufgabe 10

 v = U ⋅ n / 60 = 2 ⋅ r ⋅ π ⋅ n / 60 = d ⋅ π ⋅ n / 60 = 1.91 m ⋅ π ⋅ 500 U/min / 60 = 50 m/s = 180 km/h

Aufgabe 11

i = d2 / d1 = 225 mm / 75 mm = 3

d1 ⋅ n1 ⋅ = d2 ⋅ n2 → n2 = d1 ⋅ n1 / d2 = 75 mm ⋅ 1425 U/min / 225 mm = 475 U/min

Aufgabe 12

 a) F = m ⋅ g = 75 kg ⋅ 9.81 m/s2 = 735.75N

FH = FG • sin α = 735.75 N ⋅ 2.8 m / 10 m = 206.01 N
W = FH • s = 206.01 N ⋅ 10 m = 2'060.1 Nm (Ws)

b) P = W / t = 2060.1 Nm / 9 s = 228.9 Nn/s (W)

Aufgabe 13

F2 = m ⋅ g = 350 kg ⋅ 9.81 m/s2 = 3'433.5 N
F1 = F2 / n = 3'433.5 N / 4 = 858.375 N
Δs1 = Δs2 ⋅ n = 1.5 m ⋅ 4 = 6 m

Aufgabe 14

PaufM = PabM / ηM = 5 kW / 0.85 = 5.88 kW

PabM = PaufP → PabP = PaufP ⋅ ηP = 5 kW ⋅ 0.72 = 3.6 kW

ηTOT = ηM ⋅ ηP = 0.85 ⋅ 0.72 = 0.612

Aufgabe 15

 n = E ⋅ A ⋅ p / (ηB ⋅ ΦLP) = 500 lx ⋅105 m2 ⋅ 1.25 / (0.58 ⋅ 2 ⋅ 4900 lm) = 11.55 Stk. → 12 Stk.

Aufgabe 16

Δl = l1 ⋅ α ⋅ Δϑ = 8.8 m ⋅ 17 ⋅ 10-6 1/K ⋅ 66 K = 9.874 mm

Aufgabe 17

Wel = P ⋅ t = 0.5 kW ⋅ 4h ⋅ 240 d = 480 kWh

Wmech = m ⋅ g ⋅ h

Wel = m ⋅ g ⋅ h ⋅ η → m = Wel / (g ⋅ h ⋅ η) = 480'000 Wh ⋅ 3600 s / (9.81 m/s2 ⋅ 150 m ⋅ 0.69) = 1'701'901 l = 17'019 hl

Aufgabe 18

Aufgabe 19

F1 ⋅ r1 = F2 ⋅ r2 → F1 = F2 ⋅ r2 / r1 = 2000 N ⋅ 0.14 m / 1.2 m = 233.33 N

Aufgabe 20

Analyse (Zersetzung) = Eine chemische Zersetzung, bei der ein Stoff durch Energiezufuhr in neue
Stoffe mit neuen physikalischen und chemischen Eigenschaften zersetzt wird.
Synthese (Vereinigung) = Eine chemische Reaktion, bei der aus zwei oder mehreren Stoffen ein neuer
Stoff aufgebaut wird, der neue physikalische und chemische Eigenschaften besitzt.

Aufgabe 21

1 = Neutron (keine elektrische Ladung)
2 = Proton (elektrisch positiv geladen 1.602 ⋅ 10-19 As)
3 = Atomkern
4 = Elektron (elektrisch negativ geladen – 1.602 ⋅ 10-19 As)
5 = Valenzelektron (elektrisch negativ geladen – 1.602 ⋅ 10-19 As)
6 = Elektronenschale / Elektronenhülle / Elektronenbahn

Aufgabe 22

Exotherm = eine chemische Reaktion, bei der Energie freigesetzt wird.
Endotherm = Um ein gewünschtes Reaktionsprodukt zu erhalten, muss ständig Energie zugeführt
werden.