PR-Fragen von zeitgenosse

[zeitgenosse]

[Jens Blume]

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[Jens Blume]

[Heinrich Katscher]

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[ralfkannenberg]

[MontyHall]

Wollen wir nicht lieber eine Runde "Let's make a deal" spielen?

[ralfkannenberg]

[MontyHall]

[zeitgenosse]

Spannen wir den Probanden (Ripota) nicht unnötig auf die Folter.

Bezüglich Aufgabe 7 wäre eine mögliche Antwort diese:

Das Potential eines konservativen Kraftfeldes (Gravitationsfeld, elektrostatisches Feld) ergibt sich als Lösung der Poissongleichung.

Für eine homogene Massenkugel lautet die Poissongleichung:

ΔΦ(r) = 4πGρ(r)

Für den Aussenraum der Massenkugel geht die Poissongleichung wegen r > R und ρ = 0 in die Laplacegleichung über:

ΔΦ(r) = 0

Nach etlicher Rechnerei (die hier gerne übersprungen und als separate Fleissaufgabe verstanden wird) ergibt sich als Lösung die bekannte Potentialgleichung:

Φ(r) = - GM/r

Interessant im Kontext ist, dass sich aus den Einsteinschen Feldgleichungen der Gravitation im Limes schwacher Felder, d.h. im Newtonschen Grenzfall, die Poissonlösung ergibt. Dies ist bereits ein starkes Indiz für die prinzipielle Richtigkeit der Theorie, weil die Poissonlösung empirisch überprüfbar und erhärtet ist.

Gr. zg
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Make everything as simple as possible, but not simpler!

[zeitgenosse]

Nehmen wir gleich auch Frage 6 in Angriff.

Obwohl Elektronenröhren heutzutage nur noch selten in technischen Geräten anzutreffen sind, sollte ein Physikingenieur der alten Schule darüber einigermassen Bescheid wissen. Und Ripota hat uns ja bestätigt, dass er Technische Physik an einer Univ. studiert habe.

Im physikalischen Praktikum kommen Aufgaben vor, wo Kennlinien von Elektronenröhren zu ermitteln sind. Im Gerthsen - dem Standardwerk des Physikingenieurs - lässt sich dies zur Auffrischung des einst Gelernten nachschlagen. Im Kontext kommt die Barkhausen-Gleichung (und damit der Durchgriff) zur Sprache:

D · S · R_i = 1

D Durchgriff
S Steilheit
R_i Innenwiderstand

D = dU_g/dU_a (bei I_a = const.)

U_g Gitterspannung
U_a Anodenspannung

Unter dem Durchgriff versteht man die Rückwirkung der Anodenspannung durch das Gitter hindurch auf die Raumladung um die Kathode oder anders ausgedrückt, um wieviel sich die Gitterspannung bei gegebener Anodenspannung verändern muss, damit der Anodenstrom konstant gehalten werden kann.

Gr. zg
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[zeitgenosse]

Betrachten wir Frage 14 - Was ist die goldene Regel der Mechanik?

In Worten ausgedrückt, besagt diese Regel, dass das, was du an Kraft einsparst, an Weg aufzubringen ist.

In einem konservativen Kraftfeld spielt es keine Rolle, auf welchem Weg du von einem tieferen zu einem höheren Punkt gelangst. Die zu erbringende Arbeit ist stets dieselbe. Anders sieht es mit der Kraft aus. Es ist selbst für den Laien einleuchtend, dass auf der Diretissima mehr Kraft vonnöten ist (dafür ist der Weg am Kürzesten), als auf einer serpentinenartig sich hinaufwindenden Strasse (dafür ist dort der Weg länger).

An der schiefen Ebene lässt sich das Gesagte anschaulich studieren.

Auf eine Probemasse wirkt eine Hangabtriebskraft, die kleiner als die Gewichtskraft ist:

F_ab = F_g * sin(α) = F_g (h/s)

Mit einer schiefen Ebene kann ich also Lasten mit weniger Kraftaufwand auf eine bestimmte Höhe transportieren. Einige Archäologen sind der Meinung, dass beim Pyramidenbau dieses Prinzip angewandt wurde. Dafür ist der Weg s (= Hypothenuse) länger, als wenn als Weg die Lotlinie h (= Kathete) gewählt würde. Die zu erbringende Arbeit, um vom Fusspunkt zum Scheitelpunkt der schiefen Ebene zu gelangen, ist in beiden Fällen dieselbe:

W = F_g * sin(α) * s = F_g * (h/s) * s = F_g * h

Gr. zg
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[zeitgenosse]

Frage 10 - Sind Blindströme real?

Reaktanzen (Spule, Kondensator) nehmen Blindstrom auf. Dieser dient zur Erzeugung des Feldes. Beim Abbau des Feldes fliesst die Energie zur Quelle zurück. Im periodischen Mittel ist die Energiesumme daher gleich Null. Deshalb ist auch von Blindleistung (VAr) die Rede.

Sind ohmsche Verbraucher beteiligt, fliesst ein Scheinstrom, der sich aus einem realen und einem imaginären Anteil (Wirk- und Blindstrom) zusammensetzt. Derart komplexe Widerstände werden als Impedanzen bezeichnet:

Z = R + j(ωL - 1/ωC)

Die an einer Impedanz verrichtete Scheinleistung (Leistungsdreieck) ist:

S = √(P² + Q²)

P Wirkleistung [W]
Q Blindleistung [VAr]
S Scheinleistung [VA]

Als Leistungsfaktor bezeichnet man den Cosinus des Winkels:

cos(φ) = P/S

In Drehstromnetzen berechnet sich die Wirkleistung zu:

P = √(3) * U * I * cos(φ)

Nichtsdestotrotz sind auch Blindströme reale Grössen, die das Netz belasten. Um den induktiven Anteil zu reduzieren, werden Kondensatoren und dynamische Filter dazu geschaltet. Die komplexe Zahlenebene dient lediglich als Hilsmittel zur Berechnung von Wechselstromnetzwerken. Blindströme tragen aber nichts zur Wirkleistung (mechanische, chemische, optische oder thermische Leistung) bei.

Gr. zg
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[Jens Blume]

Anmerkungen:

6) Der Durchgriff ist der negative Kehrwert der Spannungsverstärkung:
D = -dU_g/dU_a (bei I_a = const.)

14) Di|ret|tis|si|ma [ital.] die; -, -s: Route, die ohne Umwege zum Gipfel eines Berges führt.