Fysik

Opgave: Find tiden

31. august 2016 af Hejsa132 - Niveau: A-niveau

Hej

Jeg har fået en opgave som ikke helt giver mening for mig:

'I nogle villahaver ses små springvand, der drives af solceller. Et batteri sørger for, at springvandet kan fungere, når det er overskyet.

Et batteri lades op af en solcelle. Når batteriet er fuldt opladet, kan det afgive energien 70 kJ ved spændingsfaldet 6,0 V.

a) Hvor stor en ladningsmængde passerer batteriet, når det afgiver energien 70 kJ ved spændingsfaldet 6,0 V?. Denne opgave har jeg lavet

Springvandets pumpe har nyttevirkningen 15 % og leverer 300 L vand pr time. Vandstrålerne i springvandet når op i højden 0,80 m. I en periode, hvor det er overskyet, modtager springvandets pumpe energien 70 kJ fra batteriet.

b) Vurder, hvor lang tid springvandet kan fungere i den periode, hvor det er overskyet.
Jeg har set nogle besvarelser på studieportalen, men det har ikke rigtigt givet mening for mig:
https://www.studieportalen.dk/Forums/Thread.aspx?id=1350080

Hvorfor kan man ifølge linket sætte *t ind i E=m*g*h?
Og hvordan er 1/12 L/s * t = m?
Hvor kommer t'et fra lige pludseligt?

Tak på forhånd

Brugbart svar (1)

Svar #1
31. august 2016 af mathon

At kaste 300 L vand op i højden 0,80 m pr time = ¹/_{12 L}vand op i højden 0,80 m pr sek
kræver, da vands densitet er 1 kg/L, effekten:

$P=\left ( \frac{1}{12}\; \frac{kg}{s} \right )\cdot \left ( 9{,}82\; \frac{N}{kg} \right )\cdot \left (0{,}80 \; m \right )=0{,}654667\; W$

som kun er 15% af hvad batteriet skal yde
hvoraf:
$P_{batteri}=\frac{0{,}654667\; W}{0{,}15}=4{,}36445\; W$
hvoraf
$E_{batteri}=P_{batteri}\cdot t$

$t= \frac{E_{batteri}}{P_{batteri}}$

$t= \frac{7\cdot 10^4\; J}{4{,}36445\; \tfrac{J}{s}}=16038{,}7\; s\approx 4{,}5\; h$

Brugbart svar (0)

Svar #2
31. august 2016 af Eksperimentalfysikeren

Ud fra vandmængden og strålehøjden kan du regne ud, hvor stor energimængde, pumpen skal levere til vandet pr time. Hvis du dividerer med antallet af sekunder pr time, har du pumpens udganseffekt, P_M, i Watt. Da pumpen har en virkningsgrad på 15%, skal den have tilført en elektrisk effekt, P_E, der opfylder at P_M er 15% af P_E. Herudfra kan du finde P_E. Du ved nu, hvor stor en energimængde batteriet skal levere pr. sekund, og hvor stor en energimængde, der er i batteriet. Derfra kan du finde tiden, t, som pumpen kan køre i alene på batteriet.

Brugbart svar (0)

Svar #3
31. august 2016 af Eksperimentalfysikeren

#1 Hvorfor svarer du ikke på spørgsmålet?

Brugbart svar (0)

Svar #4
31. august 2016 af mathon

eller noteret

$\frac{E_{el}}{t}\cdot 0{,}15=\frac{m\cdot g\cdot h}{t}$

$\frac{E_{el}}{t}\cdot 0{,}15=\frac{V\cdot \varrho \cdot g\cdot h}{t}$

$\frac{E_{el}}{t}\cdot 0{,}15=\frac{V}{t}\cdot \varrho \cdot g\cdot h$

$\frac{E_{el}}{t}\cdot 0{,}15=\left (\frac{300\; L}{3600\; s} \right )\cdot\left ( 1\: \; \frac{kg}{L} \right ) \cdot \left (9{,}82\; \frac{N}{kg} \right )\cdot(0{,80}\; m)$

$\frac{E_{el}}{t}\cdot 0{,}15=\left (\frac{1}{12}\; \frac{L}{s} \right )\cdot\left ( 1\: \; \frac{kg}{L} \right ) \cdot \left (9{,}82\; \frac{N}{kg} \right )\cdot(0{,80}\; m)$

$\frac{E_{el}}{t}\cdot 0{,}15=0{,}654667\; W$

$\frac{7\cdot 10^4\; J}{t}\cdot 0{,}15=0{,}654667\; W$

$t=\frac{7\cdot 10^4\; J}{0{,}654667\; \tfrac{J}{s}}\cdot 0{,}15=16038{,}7\; s= 4\, tim\; 27 \, min\; 18{,}7\, sek$

I begge opstillinger er der set bort fra energiudveksling med omgivelserne.

Skriv et svar til: Opgave: Find tiden

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.