2 kleine physikalische Problemchen
 

Hi,

hatte gestern mit ein paar Freunden und nach ein paar Bierchen 2 kleine physikalische Rätsel - leider kamen wir da nicht wirklich weiter - und auch heute nüchtern steh ich an

also

1) Ein LKW wiegt mit Fahrer exakt 5 t, dieser muss über eine Brücke fahren, die exakt 5 t aushält und kein Gramm mehr. Wär ja ok, aber er hat jetzt noch zusätzlich 200 kg lebende Hühner geladen. Würde er drüberfahren, würde die Brücke also einstürzen. Was aber wenn er die Hühner dazu bringen würde während der Fahrt über die Brücke im Laderaum herumzufliegen (und kein Huhn setzt sich während der Fahrt auch nur kurz hin). Wie sieht es dann aus? Zählt das Gewicht der Hühner dann auch zum LKW (und die Brücke stürzt ein) ODER zählt es nicht dazu und die Brücke hält es aus.

2) Ein Mann steigt im 100. Stockwerk in einen Aufzug, leider hat er Pech und der Aufzug stürtzt ab. Könnte er den Sturz mildern, wenn es ihm geling, kurz vor dem Aufprall der Aufzugskabine hochzuspringen (gehen wir davon aus, dass die Kabine hoch genug ist, dass er nicht von Dach der Kabine erschlagen wird)? Dann hätte er ja beim Aufprall keinen Kontakt zum Boden? Oder zählt es mehr, dass er sich ja immer noch im Bezug zum Gebäude schnell nach unten bewegt und er kracht dann eben ein paar millisekunden später sehr hart am Boden auf?

Für die Techniker unter euch sind das sicher banale Fragen - aber ich komm da ehrlichgesagt nicht weiter. Bitte helfts da jemanden, dessen Physikunterricht schon lange vorbei ist ;)

lg
walhalla

1. Wenn die Hühner fliegen, dann aufgrund von Auftrieb. Der wirkt aber nicht auf die Bodenfläche, daher kommt der LKW heil rüber.

2. Es zählt mehr die Relativgeschwindigkeit, Mann kracht nur zeitlich verzögert in den Tod.

hat schon mal jemand ein Huhn gesehen, das wirklich länger als 5 Sek in der Luft war ?

Wird durch den Flügelschlag nicht die Luft nach unten gedrückt und erzeugt so einen Druck auf die Ladefläche ?

Wenn 200kg Hühner auf engstem Raum herumflattern ist die Warscheinlichkeit sehr gross, dass dabei einig Federn ausgerissen werden. Wenn da ein paar auf den Boden fallen kommen schnell ein paar Gramm zusammen - und das wars dann ;-)

Mike

An sich hat Klingsor ja schon die Antwort gegeben. Ist ja nur theoretisch betrachtet, und nicht wielange ein Hihn jetzt wirklich fliegen kann. Nur fliegt ein Vogel nicht vom Auftrieb alleine, auch ein Flugzeug braucht heutzutage mehr als die Auftriebskraft Aufgrund des Strömungsunterschiedes zwischen Ober- und Unterseite des Flügels.

zu 2)
der mann müsste vor dem aufprall mit der selben geschwindigkeit nach oben springen, mit der der aufzug nach unten stürzt

und zwar was :confused:

Aber irgendwann (Kabine unendlich hoch angenommen) fällst Du wieder runter und kommst mit demselben Moment an,
außer Du krallst Dich wenn Du am oberen Nullpunkt bist an irgendwas an,
dann bist aber leider wieder oben ;)

Wieso, wenn er mit der selben Geschwindigkeit nach oben "hüpft", müsste er den Nullpunkt halt erst am Ende erreichen - sprich in der Höhe gar nicht steigen, die Geschwindigkeit mit der ich nach unten sause geht gegen 0.
Steigen würde er wenn er stärker springt als der Fall ist.

ja schon, aber rein theoretisch & praktisch knallt ihm dann das Kabinendach auf den Kopf und zerquetscht ihn :lol:

Mike

²klingsor: ad 2) ich glaube das es hier theoretisch möglich ist (abgesehen vom timing) bei entsprechender negativbeschleunigung den sturz unverletzt zu überleben.

Genau, weil er ja beim Absprung zusätzlich die Kabine nach unten beschleunigt.
Je früher er abspringt,
umso höher liegt der Nullpunkt von dem er wieder beschleunigt nach unten fällt.
Je näher am Ziel er abspringt,
umso höher käme er theoretisch hinauf.

1.

es gibt auf dieser welt keine einzige brücke die so unterdimensioniert ist
sobald bei irgendwelchen konstruktionen menschenleben bedroht werden könnten wird mit einem sicherheits oder überdimensiionierungsfaktor von 10 oder grösser gerechnet

2.

ein aufzug stürzt nicht ab weil ein eine entsprechende sicherung aufweist (verkeilt sich zwischen zwei seiten, mechanikbeispiel erste klasse htl)
weiters ist wie oben schon genannt der aufzug so überdimensioniert dass er die zehnfache last aushält

geh bitte, a bissl theorie muss ma scho ckeck0rn :D

http://www.siegfried-pater.de/pics/spielverderber.jpg

1. Auftrieb = eine nach unten, gegen die Schwerkraft wirkende Kraft. Im Falle des Hühner-LKW ist der Boden des LKWs die Aufstandsfläche, die Kraft des Auftriebs = Gewicht der Hühner wirkt noch immer auf den LKW ein. Logische Folge: außer das die Hühner nun fliegen, der LKW hat noch immer 5.200 kg --> Brücke stürzt ein.


2. Im theoretischen Fall, dass der Kabineninsasse eine Beschleunigung nach oben von 1g schafft und damit auf die negative Augenblicksgeschwindigkeit der Aufzugskabine kommt (also relativ gegenüber dem Erdboden von 0 m/s) und ihn nicht das Kabinendach zerdrückt, könnte er überleben.
Rechnen wir uns doch die Endgeschwindigkeit der Aufzugskabine aus...
Geschoßhöhe 3m, Geschwindigkeit v=Wurzel aus (2g.h). Also 2* 9,81 * 300 und die Wurzel daraus sind 76 m/s (= 273 km/h). Das ist die theoretisch mögliche Maximalgeschwindigkeit - unter Berücksichtigung von Reibungsverlusten und Luftwiderstand im AUfzugsschacht soll der Aufzug halt geschätzt mit 30 m/s aufkommen. Unser Passagier muss nun mit einer Beschleunigung von etwa 1g auf 30m/s kommen, um als Absolutgeschwindigkeit 0 zu haben. Die Zeit, die er dazu benötigt, ist 30/9,81 = 3 sec. Er muss also 3s vor dem Aufschlag hochspringen, um mit 0 m/s am Erdboden anzukommen. Die dazu notwendige Energie ist abhängig vom guten Mann - nehmen wir also den Normmann mit 75 kg = 750 N, dann benötigt er dazu (750*900)/2= 337.500 Nm auf die Zeitdauer von 3 sec entsprechend 112.500 Nm/s = 112,5 kW oder 153 PS.

Der gute Mann hat aber zum Trainieren nur die Fallzeit - 3 sec = 17 sec zur Verfügung....

Guru

@1 - ist nicht ganz so trivial, da gibt es einige Dinge zu beachten ;)

Ist der Laderaum ein abgeschlossenes System, d.h. es kann weder Luft hinein oder heraus (arme Hühner :D), dann kommt es darauf an, wann die Hühner was machen.

a) würden die Hühner die ganze Zeit wie wild herumflattern, dann hätte der Laderaum trotzdem das Gewicht der Hühner, da der für den Auftrieb der Hühner notwendige Luftstrom am Boden einen Überdruck und an der Decke einen Unterdruck erzeugt, der IMHO im Mittel genau 200kg ausmacht.

b) würden die Hühner vor der Brücke alle an die Decke steigen, beim Beginn der Brücke ihre Flugbewegung einstellen und sich im freien Fall nach unten ließen, nur dann wäre der Laderaum befreit vom Gewicht der Hühner. Müsste allerdings eine kurze Brücke oder ein hoher Laderaum sein :D

Ist der Laderaum kein geschlossenes System, dann wird es etwas komplizierter aber das kann sich jemand anderer überlegen. Prinzipiell bleibt aber auch hier das Gewicht der Hühner bestehen. Ausnahmen "freier Fall" wie oben oder z.B. benutzen des Fahrtwindes um Auftrieb zu erzeugen, usw...

grüße
maxb

;)

Beim Aufzug kommt noch dazu, das es ein Glasaufzug sein müsste, damit er weiss, wann er hochspringen muss.
Bei den üblichen geschlossenen Metallaufzügen würde er sich schwer tun, den richtigen Moment zu treffen. ;)

außer er hat ne stoppuhr, kann extrem gut kopfrechnen und weiß wie hoch der liftschacht ist :D

Jetzt springt er wirklich und kommt mit 0 m/s auf den Boden. Leider erschlagen ihn dann die Glasscherben...

Guru

Die Auftriebskraft erfolgt doch im wesentlichen nicht aus Rückstoß von Flattern und wirkt doch nicht in die Gegenrichtung in Form eines Überdruckes am Boden,
sondern entsteht rein durch die Flugbewegung nach vorne und würde auch beim Runtersegeln (falls vor der Brücke aufgeflogen) auch wirken.
Flattern produziert in erster Linie Vortrieb, der erst dann den Auftrieb.

Gegensätzlich würde sich die Geschichte allerdings mit Fischen in einem Becken verhalten.

Der Mann muß während sehr kurzer Zeit (Lift rast ungebremst nach unten) seine ganze potentielle Energie loswerden. Ausgeschlossen, dass das ein menschlicher Körper überlebt,
auch wenn er die Zeit um einen sinnlosen Sprung verlängert, bei dessen notwendiger Absprungkraft es eh schon jeden zerreißt...

hm... wenn meine theorie stimmt, dass physiker allesamt nicht lebensfähig sind... schauts für einige forumsmitglieder schlecht aus :p
unser physiklehrer wohnt jedenfalls mit >30j noch bei seiner Mutter :rolleyes::rofl:

So sehr Guru Dich enttäuschen muss - der LKW mit den Vögeln ist ein geschlossenes System. Wenn die Vögel sich also in die Luft (des LKW) erheben, dann müssen Sie ihr Gewicht durch den Auftrieb ausgleichen. Auftrieb = Kraft nach unten. Die Bezugsebene für diese Kraft kann in einem geschlossenen System nur der LKW sein, daher ändert sich nichts am Gesamtgewicht des LKW, ob die Vögel nun fliegen oder am Stangel sitzen.
BTW - beim Fliegen muss der Vogel für die Vorwärtsbewegung zusätzliche Energie aufbringen - die resultierende Kraft aus Auftrieb und Vortrieb ist aber wertmäßig immer größer als die Gewichtskraft (=Auftrieb) allein, sonst kommt der Vogel nicht hoch.

Der Mann muss übrigens seine kinetische Energie loswerden, nicht seine potentielle... und obs ihn dabei zerreißt oder nicht, wurde ja nicht gefragt ;)

Guru

Nun, ich nahm halt an,
dass die Hühner am Leben bleiben sollten,
weswegen ich natürlich von keinem geschlossenen System ausgegangen bin.
Eher von einem käfigartigen Aufbau.
Beim geschlossenen System kann ich Guru nur recht geben.

Allerdings ist die kinetische Energie des Mannes nicht die fixe Größe,
sondern ist selbige aus potentieller gewandelt und abhängig vom Zeitpunkt des Absprunges.
Das ist imho eher eine Haarspalterei von Guru,
weil als konstante Größe im Rätsel eben die 100 Stockwerke,
also eine potentielle Größe, vorliegt.

@Lebensfähig
Ein interessanter Terminus,
den es zu definieren lohnt :eek:.
Meine Mutter wohnt beispielsweise bei mir ;)
.. meine Frau allerdings auch :D ..
.. und mein Sohn hat bereits eigene Wohnung :cool: ..

ich habs ja geleich gesagt :hehe:

er könnte ja gar nicht springen weil er im fallenden aufzug schweben würde

ned wenn er eine vmax > aufzug erreicht :p

Danke Leute, wieder was dazugelernt :bier:

also wenn nicht so geniale :lol: antworten dabei wären, würd ich sagen: "lauter kranke hirne hier" ;) ...

:rofl: eben deshalb (kranke hirne) genies sind meist ein wenig plem plem :D

nicht nur meistens ... der wahnsinn jukt mich grad mal wieder :verwirrt: ...

würde dir diesen film als bsp dafür empfehlen ;)

@Schichtleiter:
Welchen Physiklehrer meinst du??
ICH wohne schon lange nicht mehr bei meiner Mutter ;) ;) ;)

aber sie bei dir :D :rolleyes:

???????

:lol:

Ich will Guru ja nicht eines Fehlers bezichtigen, aber Auftrieb ist normalerweise - wie der Name ja schon sagt - eine Kraft nach oben.

Dimitris

Ich glaub das ist so zu verstehen dass du dich von unten wegstemmst, somit Kraft nach unten wirkt um selbst nach oben zu kommen :rolleyes:

Dann ist es aber kein Auftrieb. Auftrieb entsteht nicht durch Stemmen. Wenn ich mich bei Liegestützen mit der Hand vom Boden wegstemme, erzeugt mein Körper ja dadurch keinen Auftrieb.

Dimitris

eine kraft die nach oben wirkt muss den der die kraft ausübt nach unten drücken.

aber deine hände :D stell dir mal vor du hast so häftige flatulenzen, das sie beim entweichen einen auftrieb erzeugen:

1.) durch das viele gas in dir oder,
2.) durch das rasche entweichen

du siehst man kann den auftieb durch unterschiedliche wirkungen erzielen :lol:

Die Kritik ist berechtigt, Guru hat (unberechtigt) abgekürzt. Um Auftrieb zu erzeugen, muss die Kraft vom Angriffspunkt (zumeist Schwerpunkt) des Flugobjekts nach oben wirken (der eigentliche Auftrieb) - allerdings muss die Reaktionskraft (gleich groß wie der Auftrieb, aber entgegengesetzt) nach unten, auf die Auflagefläche wirken, sonst gibts keinen Auftrieb. Und diese Kraft ist gleich groß wie das Gewicht des Flugobjekts, sonst gibts kein Fliegen...

Guru

PS: Danke fürs Fehler ausbessern, Guru war schlampig...