Fysik

Mekanik

03. maj 2016 af FSMS - Niveau: B-niveau

Kære kloge mennesker, jeg har brug for en hånd

Jeg fået et sæt geovidenskabsopgaver, hvor jeg sidder lidt fast i fysikken...
Opgaven lyder som følger:

Det oplyses, at ballonen vejer 11.162,8 kg og dens volumen er 8.500 m3.
Måleudstyret vejer i alt 24 kg.
Vi antager, at vi kan se bort fra luftmodstanden.
- Hvor højt oppe er ballonen efter 10 sek., 30 sek. og 1 minut?
- Efter hvor lang tid er ballonen 500 m, 2,5 km og 10 km over jorden?
Luftmodstanden, Fmod, på ballonen er givet ved formlen:
Fmod = 0.5 * cw * ρ * A * v2,
hvor cw = 0,4, ρ er luftens densitet, A er tværsnitsarealet og v er ballonens fart. Vi antager, at luftens
densitet ikke ændres med højden.
Radius af ballonen er 2,5 m.
- Beregn ballonens tværsnitsareal.
- Hvor stor er ballonens maksimale fart?
Ballonen og måleudstyret er beregnet til at lave målinger i en højde på 37 km.
- Vurder hvor lang tid det tager for satellitten at komme op i 37 km’s højde.
Når satellitten er færdig med at tage målinger kappes rebet over, så den kasse, der indeholder
måleudstyret falder mod jorden.
- Hvor lang tid ville det tage for udstyret at lande på jorden?
- Med hvilken fart rammer måleudstyret jorden, og hvad er den kinetiske energi lige før den
rammer jordoverfladen?
- Tegn en skitse med de kræfter der virker på måleudstyret, lige efter det er påbegyndt faldet mod
jorden.
Hvis satellitten rammer jorden med farten beregnet oven for, så smadres den ved sammenstødet med
jorden.
- Diskuter hvordan man undgår at satellitten smadres ved sammenstødet.

Jeg har fundet accelerationen (ved en omskrivning af Newtons 2. lov), densiteten af ballonen, opdrift og tyngdekraft, som virker på ballonen, den resulterende kraft og ballonens tværsnitsareal ved 
A = 4 * π * 2,5 m2 = 31,42 m2

Skal jeg bruge den resulterende kraft, ? Eller nogle af bevægelsesligningerne inden for mekanikken som
Bevægelse med konstant acceleration a: s(t) = 0,5 * a * t2 + v* t + s0
Bevægelse med konstant hastighed v: s(t) = v * t + s0
Eller noget med Ekin = Epot ?

På forhånd tak ! :-)


Brugbart svar (0)

Svar #1
03. maj 2016 af peter lind

Di areal er forkert. Tværsnitsarealet er π*r2  ikke  4π*r

Du skal bruge Newtons 2. lov til at finde accellerationen og  dernæst s =½a*t2 til de 3 første spørgsmål. Maksimal fart findes af opdrift = luftmodstanden


Svar #2
03. maj 2016 af FSMS

Så den maksimale fart er 230,36 m/s = 82929,6 km/t?

Desuden har jeg sagt, at
"Det tager ballonen 8,7 sekunder at nå op i en højde af 500 m, 19,4 sekunder at opnå en højde på 2500 m og 38,7 sekunder at opnå en højde på 10000 m."
og
"Efter 10 sekunder er ballonen nået 666,69 m op i luften, efter 30 sekunder er den nået 6000,2 m op i luften og efter 60 sekunder er den nået 24000,8 m op i luften."

Er det rigtigt?


Brugbart svar (0)

Svar #3
03. maj 2016 af peter lind

Det er åbenlyst forkert. Hvad har du præcist gjort ?


Brugbart svar (0)

Svar #4
03. maj 2016 af hesch (Slettet)

Blot en kommentar:

Det er en forrykt opgave: 

Først antages det, at man kan se bort fra luftmodstand, hvorefter den 4 linier længere nede oplyses.

Det antages at luftens densitet ikke ændres med højden, men den er aftaget til 28% ved 10 km højde, og til 9% i 37 km højde. Er det bare en matematikopgave eller er det fysik med bare et minimum af virkelighed? Ændring af densitet påvirker både opdrift og luftmodstand.

82929 km/t ?? Mon dog.

Når rebet klippes falder satellitten fra 37 km. Er det med luftmodstand eller uden ?

Man kunne hindre at satellitten smadres ved at forsyne den med en faldskærm, men er der luftmodstand til at bremse satellitten med faldskærm?


Skriv et svar til: Mekanik

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.