In diesem Buch finden Sie Unterrichtseinheiten und ausgesuchte Aufgaben und Prüfungen, die Sie im Vorfeld auf den Unterricht im Fach NTG der Logistikmeister vorbereiten sollen.
Am Ende des Buches finden Sie alle Lösungen für die hier behandelten Aufgaben und Prüfungen.
Wie Sie vielleicht schon wissen, ist das Fach NTG in vier Bereiche gegliedert:
1. Chemie
2. Physik
3. Elektrotechnik
4. Statistik
Ich wünsche Ihnen viel Erfolg bei der Bearbeitung aller Aufgaben.
3 Elektrotechnik
4 Lösungen
6 Elektroaufgaben
7 Statistik
8 Prüfungen für Logistikmeister
Buchtipp:
Vorwort
In diesem Buch finden Sie Unterrichtseinheiten und ausgesuchte Aufgaben und Prüfungen die Sie im Vorfeld auf den Unterricht im Fach NTG der Logistikmeister vorbereiten sollen.
Am Ende des Buches finden Sie alle Lösungen für die hier behandelten Aufgaben und Prüfungen.
Wie sie vielleicht schon wissen, ist das Fach NTG in vier Bereiche gegliedert:
1. Chemie
2. Physik
3. Elektrotechnik
4. Statistik
Ich wünsche Ihnen viel Erfolg bei der Bearbeitung aller Aufgaben.
Ihr Michael Dotzel
1 Chemieaufgaben:
Aufgabe 1:
Schlagen Sie die Namen folgender Verbindungen nach und bestimmen Sie die Anzahl der Atome je Formeleinheit und tragen Sie diese in die Tabelle ein:
Aufgabe 2:
Erklären Sie folgende Begriffe:
1. Oxidation
2. Reduktion
3. Exothermer Vorgang
4. Endothermer Vorgang
5. Chemische Korrosion
Aufgabe 3:
1. Nennen Sie die Aufgaben von Oxidationsmitteln und geben Sie einige Beispiele an.
2. Beschreiben Sie das Lindeverfahren zur Sauerstoffherstellung.
3. Nennen Sie 5 Maßnahmen zum Korrosionsschutz.
Aufgabe 4:
Informieren Sie sich über die Herstellung von Eisen. Stellen Sie dar, wieso es sich hierbei um einen Reduktionsvorgang handelt. Notieren Sie die wesentlichen Reaktionsgleichungen und benennen Sie das Reduktionsmittel.
Aufgabe 5:
Informieren Sie sich über die chemische und elektrochemische Korrosion.
Aufgabe 6:
NaCl (Natriumchlorid oder auch Kochsalz genannt) löst sich in Wasser auf. Beschreiben Sie, was sie unter „Lösung“ verstehen und tragen Sie Ihre Vorschläge zusammen.
Aufgabe 7:
1. Tragen Sie in die Tabelle zwei Arten der Wasserhärte und Ihre Merkmale ein.
2. Nennen Sie Nachteile von hartem Wasser.
3. In welcher Einheit wird die Wasserhärte gemessen?
Aufgabe 8:
1. Nennen Sie unterschiedliche Brauchwasserqualitäten und beschreiben Sie diese.
2. Was verstehen Sie unter Wasserenthärtung?
3. Beschreiben Sie den Aufbau und die Wirkungsweise von Ionenaustauschern.
4. Erklären Sie das Verfahren der Wasserenthärtung mittels eines Ionenaustauschers.
5. Beschreiben Sie die Herstellung von vollentsalztem Wasser.
Aufgabe 9:
Sammeln Sie allgemeine Kennzeichen von Säuren.
Aufgabe 10:
Sammeln Sie allgemein Kennzeichen von Basen.
Aufgabe 11:
Was verstehen Sie unter Hydroxid?
Aufgabe 12:
1. Sammeln Sie Informationen zur ph-Wertskala.
2. Sammeln Sie Sicherheitshinweise beim Umgang mit Säuren und Laugen.
2 Physikaufgaben
Auswirkungen des Temperatureinflusses auf Material und Arbeitsprozesse
Aufgabe 1:
1. Suche Sie eine Formel, mit der Sie die Längenausdehnung von Feststoffen mathematisch beschreiben können, und erklären Sie diese.
2. Formulieren Sie die Formel so um, dass sie eine Volumenausdehnung von festen Stoffen beschreibt.
Aufgabe 2:
Suche Sie eine Formel, mit der Sie die Volumenausdehnung von flüssigen Stoffen mathematisch beschreiben können, und erklären Sie diese.
Aufgabe 3:
Suche Sie eine Gleichung, mit der sich Zustandsänderungen von Gasen mathematisch beschreiben können, und erklären Sie diese.
Aufgabe 4:
Um wie viel mm verlängert sich eine Eisenbahnschiene, die bei 0°C eine Längenänderung von 20m hat, wenn die Temperatur um 50°C ansteigt? (α=12,0 * 10-6 
)
Aufgabe 5:
Ein Wagenrad aus Holz hat einen Durchmesser von dH =900mm. Auf diesem Wagenrad soll ein Eisenreifen aufgezogen werden, der bei einer Temperatur von 20°C einen Innendurchmesser di = 897mm hat. Um welche Temperatur muss der Eisenreifen mindestens erhitzt werden, damit er sich aufziehen lässt.
Aufgabe 6:
Ein 60-Liter Benzintank aus Stahl wird im Sommer randvoll gefüllt. Das Benzin (Ƴ = 1,11 * 10-3 
) erwärmt sich von 10°C auf 50°C. Wie viel Benzin läuft aus
1. Unter Vernachlässigung der Volumenausdehnung des Tanks?
2. Unter Berücksichtigung der Volumenausdehnung des Tanks?
Aufgabe 7:
Was verstehen Sie bei Gasen unter Normalbedingung?
Aufgabe 8:
Eine Luftmenge, hat bei einer Temperatur von 27°C und dem äußeren Luftdruck von 1031hPa ein Volumen von 1,00m³.
Welches Volumen nimmt die Luftmenge bei Normalbedingungen ein?
3 Wärmemenge:
Die Wärmeenergie, die zur Temperaturerhöhung eines Stoffes benötigt wird, nennen wir Wärmemenge Q.
Der Zusammenhang zwischen benötigter Wärmemenge und der daraus resultierenden Temperaturerhöhung wird beschrieben durch die Gleichung:
Hierbei steht:
Q für die Wärmemenge in kJ
C für die spezifische Wärmekapazität in 
M für die Masse in kg und
ΔT für die Temperaturänderung in K
Aufgabe 9:
Ermitteln Sie die Wärmemenge, die notwendig ist, um 200kg Wasser von 15°C auf 50°C zu erwärmen. (cWasser = 4,19)
Schmelzwärme:
Der Proportionalitätsfaktor q ist eine Materialkenngröße und wird als spezifische Schmelzwärme bezeichnet. Die Einheit ist: kJ/kg.
Daraus ergibt sich die Formel für den Schmelzvorgang:
Spezifische Schmelzwärme q ausgewählter Stoffe. (Anhalts werte):
Hierbei steht:
QS = Schmelzwärme in J oder kJ
m = Masse in kg
q = Spezifische Schmelzwärme in j/kg oder kJ*kg
Tabelle 1
Aufgabe 10:
Berechnen Sie die erforderliche Schmelzwärme um 10kg Eis mit einer Temperatur von 0°C in 0°C warmes Wasser zu schmelzen.
Aufgabe 11:
Berechnen Sie die erforderliche Wärmemenge um 5kg Eis in 50°C warmes Wasser zu erhitzen.
Verdampfungswärme:
Während des Siedevorgans einer Flüssigkeit bleibt ihre Temperatur trotz stetiger Wärmzufuhr konstant. Hieraus kann man schließen, dass auch zum Verdampfen Wärme (Energie) notwendig ist. Die während des Verdampfens zugeführte Energie (Wärmemenge) dient, neben der Vergrößerung des Volumens, insbesondere dazu, den Molekülen oder Ionen den Austritt aus der Flüssigkeitsoberfläche entgegen den in den Flüssigkeiten herrschenden Anziehungskräfte zu ermöglichen. Die zum Verdampfen erforderliche Energie wird auch als Verdampfungswärme QD bezeichnet.
Spezifische Verdampfungswärme r ausgewählter Stoffe. (Anhalts werte)
Tabelle 2
Aufgabe 12:
Berechnen Sie die erforderliche Verdampfungswärme, um 200 Liter Wasser von 100°C vollständig zu verdampfen.
Aufgabe 13:
Kombinierte Aufgabe zur Wärmemengenberechnung:
In Ihrem Betrieb sollen 120kg Eis(Temperatur -10) in 50°C heißen Dampf umgewandelt werden.
1. Errechnen Sie welche Wärmemenge in kJ die für diesen Vorgang benötigt wird. (siehe Abbildung unten und Tabellen 1+2)
2. Wandeln Sie die unter 1. errechnet Wärmemenge in MJ um.
3. Wandeln Sie die unter 1. errechnet Wärmemenge in Watt pro Sekunde (Ws) um.
Bewegungsvorgänge bei Bauteilen
Unter Bewegung versteht man eine Ortsveränderung im Laufe der Zeit. Um den Ort zu bestimmen, bedarf es eines Bezugssystems. Hier wird als Bezugssystem im Allgemeinen die Erde ausgewählt die als ruhend angenommen wird.
Gleichförmige geradlinige Bewegung:
Unter Geschwindigkeit versteht man den Quotienten aus Strecke und der benötigten Zeit: (Einheit in m/s nach SI-System)
v= Geschwindigkeit in m/s
s= Weg in m
t= Zeit in s
Aufgabe 14:
Wandeln Sie um:
1. 120km/h in m/s
2. 20m/s in km/h
Aufgabe 15:
Ein Auto fährt um 10.32.03 am Kilometerstein 105,5 und um 10.34.17 am Kilometerstein 110,0 vorbei. Ermitteln Sie die Geschwindigkeit v. (in m/s)
Aufgabe 16:
a) Entwickeln Sie mit Hilfe einer Formelsammlung eine mathematische Gleichung, mit der Sie die Strömungsgeschwindigkeit aus Rohrquerschnitt, Durchflussvolumen und Fließzeit ermitteln können.
b) Berechnen Sie mit dieser Formel wie viel Wasser durch das Rohr pro Minute fließt, wenn ein Wasserrohr mit einem Innendurchmesser von 18mm benutzt wird, und die Strömungsgeschwindigkeit v=1,7m/s nicht überschritten werden darf.
Gleichförmige Kreisbewegung:
Die Einheit der Drehzahl lautet 1/s oder s-1 bzw. in der Technik auch 1/min oder min-1. Die Anzahl der Umdrehungen hat keine Einheit. Sie ist lediglich ein Zahlenwert.
Unter Umfangsgeschwindigkeit vu versteht man die Geschwindigkeit, mit der sich ein Punkt auf einer Kreisbahn mit dem Durchmesser d bewegt.
Bei Kreisbewegungen treten Zentrifugalkräfte Fz (Fliehkräfte) auf. Sie lassen Sich berechnen durch:
Aufgabe 17:
Die Drehzahl der Reifen eines PKW beträgt 900 min-1. Der wirksame Reifendurchmesser beträgt 770mm. Ermitteln Sie die Fahrzeuggeschwindigkeit in km/h.
Aufgabe 18:
In einer Seilrolle mit dem Durchmesser d = 560mm läuft ein Seil mit v = 9,0 m/s ab. Ermitteln Sie die Drehzahl der Seilrolle.
Aufgabe 19:
Mit welcher Drehzahl muss sich ein um die waagrechte Achse drehbares Karussell mit dem Radius 2m auf dem Jahrmarkt mindestens drehen, damit die Mitfahrer nicht aus dem Karussell herausfallen?
Aufgabe 20:
Ein Auto soll um eine α = 40° überhöhte Kurve mit einem Kurvenradius von 300m so durchfahren, dass an den reifen keine seitlichen Reibungskräfte auftreten. Mit welcher Geschwindigkeit (km/h) kann es die Kurve durchfahren?
Beschleunigung und Verzögerung
Wirkt auf einen beweglichen Körper mit der Masse m eine Kraft F, so wird der Köper beschleunigt oder verzögert. Es gilt das Grundgesetz der Mechanik:
Kraft = Masse * Beschleunigung
F = m * a
Unter Beschleunigung versteht man den Quotienten aus Geschwindigkeitszunahme und der benötigten Zeit.
va = Anfangsgeschwindigkeit ve = Endgeschwindigkeit
Unter Verzögerung versteht man den Quotienten aus Geschwindigkeitsabnahme und der benötigten Zeit.
Beschleunigung = 
in Formelzeichen: a = 
= 
va = Anfangsgeschwindigkeit ve = Endgeschwindigkeit
Die Einheit der Beschleunigung bzw. Verzögerung lautet m/s².
Jeder Körper hat, wenn man die Luftreibung vernachlässigt, eine konstante Erdbeschleunigung, Diese hat das Formelzeichen g und den Wert g = 9,81 m/s2.
Weg- Zeit Gesetz
Da die Geschwindigkeit linear mit der Zeit zunimmt, kann man den in einer bestimmten Zeit t zurückgelegten Weg s mit der mittleren Geschwindigkeit
vmittl. ="<"/span>
wie folgt berechnen:
s= vmittl. * t = 
* t
Mit v = a * t erhält man schließlich:
s = 
* a* t²
Aufgabe 21:
Ermitteln Sie aus Ihrer Formelsammlung folgendes:
1. Die 2 Stück Formeln für die „Gleichförmig beschleunigte Bewegung“
2. Die Formel für das „Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz“ mit Anfangsgeschwindigkeit.
3. Die Formel für das „Weg-Zeit-Gesetz“ mit Anfangsgeschwindigkeit.
4. Die Formeln für die „Fallgesetze“.
Aufgabe 22:
Ein 800 t schwerer Güterzug wird mit 0,12m/s beschleunigt. Wie groß ist die zur Beschleunigung notwendige Kraft in kN. (Newton 1N= 1
)
Aufgabe 23:
Ein Auto mit der Masse von 800 kg beschleunigt an der Ausfahrt einer Baustelle von 50 km/h auf 100 km/h mit einer Beschleunigung von a = 2,58 m/s²
1. Welche Zeit wird hierbei benötigt?
2. Welche Strecke legt es dabei zurück?
3. Wie groß ist die beschleunigte Kraft in N?
Aufgabe 24:
Ein Fahrzeug beschleunigt 6s lang aus der Ausgangsgeschwindigkeit 70 km/h heraus mit a = 2,77m/s². Welche Strecke legt es während der Beschleunigung zurück?
Aufgabe 25:
Bei einem Crashtest fährt ein PKW mit der Masse von 1250 kg mit der Geschwindigkeit von v = 50 km/h auf eine starre Barriere. Er wird auf einer Strecke von 0,75 m zu Stillstand abgebremst. Ermitteln Sie:
1. Die mittlere Verzögerung
2. Die mittlere Kraft, die während des Vorganges wirkt.
3. Die Verformungszeit.
Kräfte:
Darstellung einer Kraft. Kräfte werden dargestellt durch:
1. Vektoren oder Kraftpfeile. Die gedachte Linie durch den Kraftpfeil nennt man Wirklinie.
2. Die Kraft F selber. Sie wird in N (Newton angegeben).
Zusammenfassung von Kräften:
Greifen an Körpern mehrere Kräfte an, so lassen sich diese durch die resultierende Kraft ersetzen. Diese hat dieselbe Wirkung wie die Ausgangskräfte zusammen.
1. Liegen die Kräfte F1 und F2 auf einer Wirklinie und zeige in dieselbe Richtung dann ergibt sich:
2. Liegen die Kräfte F1 und F2 auf einer Wirklinie und zeige in entgegengesetzter Richtung dann ergibt sich:
3. Liegen die Kräfte F1 und F2 nicht auf einer Wirklinie so müssen sie vektoriell zusammenfasst werden.
Aufgabe 26:
Zwei Kräfte wirken unter einem Winkel von α = 130°. Die Kraft F1 (Wirklinie x= 0°)beträgt 50 N und die Kraft F2 ist 40N. Gesucht:
1. Der Betrag der Resultierenden.
2. Der Winkel zwischen den beiden Wirklinien der Resultierenden und der Kraft F1.
Erstellen Sie eine Tabelle für F1 und F2 sowie α sin und α cos mit Summe aller Komponenten und berechnen danach sie die Aufgaben 1 + 2.
Aufgabe 27:
Ein Mast wird durch ein gespanntes Kabel mit F = 200 N belastet. Der Winkel beträgt α = 50°. Berechnen Sie:
1. Die Kraft FS im Abspannseil.
2. Die Kraft FM im Mast.
Aufgabe 28:
Auf den Kolben des Kurbeltriebes wirkt eine Kraft von F = 30kN. Die Pleuelstange steht zur senkrechten unter dem Winkel von α = 10°.
1. Mit welcher Kraft in kN drückt der Kolben seitlich gegen die Zylinderlaufbahn?
2. Wie groß ist die Kraft der Pleuelstange?
Reibung:
Unter Reibung versteht man den Widerstand eines Körpers gegen seine Bewegung auf einer Unterlage.
Für die Reibung gelten folgende Gesetzmäßigkeiten.
Zieht man an einem Körper mit Fzug und bewegt sich der Körper nicht, so wirkt auf ihn eine gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtet Kraft FHR. Hier gilt: Fzug = FHR.
Zieht man an einem Körper mit Fzug und bewegt sich der Körper unter dem Einfluss von Fzug mit konstanter Geschwindigkeit, so wirkt auf ihn eine gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtet Gleitreibkraft FGR.
Die Gleitreibkraft ist kleiner als die Haftreibkraft.
Die Reibungskraft wirkt der Bewegungskraft bzw. der Zugrichtung entgegen.
Reibungskoeffizient µ (Anhalts werte)
Die Reibungskraft ist also abhängig von den Werkstoffen der aufeinander gleitenden Körper.
Die Reibungskraft wächst proportional zur Anpresskraft FN, die senkrecht zur Auflagerfläche wirkt.
Also ist: µ = 
µ wird Reibzahl genannt.
Aufgabe 29:
Sammeln Sie Beispiele, in denen Reibung erwünscht / unerwünscht ist.
Aufgabe 30:
Auf einen Achszapfen wirkt die Lagerkraft F = 150kN. Die Reibzahl beträgt µ = 0,02. Wie groß ist die Reibkraft?
Aufgabe 31:
Ein Paket mit m = 10 kg erreicht über eine Rutsche eine waagrechte Gleitbahn. Auf Ihr gleitet es mit µ = 0,1 und wird zum Stillstand abgebremst.
Berechnen Sie:
1. Die Bremskraft.
2. Die Verzögerung.
Aufgabe 32:
Auf einer schiefen Ebene mit einem Neigungswinkel α = 20° wird ein Massenstück mit m = 120 kg mit konstanter Geschwindigkeit hochgezogen. Reibzahl µ = 0,6
Berechnen Sie die Zugkraft:
1. unter Vernachlässigung der Reibung.
2. unter Berücksichtigung der Reibung.
Aufgabe 33:
Ein Bus mit der Masse m = 15 t ist mit 40 Personen zu je 60 kg besetzt. Auf ihn wirkt eine Motorvorschubkraft von 26,4 kN. Die Reibungszahl betrage µ = 0,05. Wie groß ist die Beschleunigung?
Hebel und Drehmoment
Körper, die unter dem Einfluss einer Kraft F ihre Form nicht ändern, werden als starre Körper bezeichnet. Drehbar gelagerte starre Körper nennt man Hebel. Will man einen Hebel drehen, so muss man ein Drehmoment auf ihn ausüben.
Unter Drehmoment M versteht man das Produkt aus Kraft F und Hebelarm l unter der Voraussetzung, dass die Kraft mit dem Hebelarm einen 90° Winkel einschließt.
M = F * l
Als Einheit des Drehmoments ergibt sich: 1 N * m = 1Nm (Newtonmeter) An einem Hebel greifen die Kräfte F1 und F2 an. Dadurch entsteht ein linksdrehendes Drehmoment.
ML = F1 * l1 und ein rechtsdrehendes Moment MR = F2 * l2.
Hebelgesetz:
Sind das linksdrehende Moment ML und das rechtsdrehende Moment MR gleich groß, so heben sie die Momente auf. Der Hebel dreht sich nicht, denn er ist im Gleichgewicht.
Aufgabe 34:
An einem Schraubenschlüssel mit l = 280mm Wirklänge greift eine Kraft von F = 85 N an. Wie groß ist das Drehmoment
Aufgabe 35:
Am Hebel wirken F1 = F2 = F4 = 200N. Die Längen betrage l1 = l2 = l4 = 10cm, l3 = 20cm. Wie groß muss die Kraft F3 sein, damit sich der Hebel nicht dreht?
Aufgabe 36:
Die Säule ist im Punkt B drehbar gelagert. An der Konsole greift die Kraft F = 8,9 kN an. Die Längen betragen: l1 = 0,63m, l2 = 2,54m und l3 = 2m.
1. Berechnen Sie die Kraft in Loslager A
2. Berechnen Sie die Kraft in Festlager B
3. Welchen Einfluss hat l3 auf die Kraft FA? (FA = Loslager)
Arbeit und Energie
Arbeit:
Unter Arbeit versteht man in der Mechanik das Produkt aus Kraft und Weg unter der Voraussetzung, dass:
1. Die Kraft während des Weges konstant ist und
2. Die Kraft in Wegrichtung zeigt.
Arbeit = Kraft * Weg
W = F * s
1. F = ist konstant
2. F und s sind parallel
Die Einheit der Arbeit lautet:
1N * 1m = 1Nm = 1 J (Joule) = 1Ws (Wattsekunde)
Aufgabe 37:
Bei der Berechnung der Arbeit muss die Kraft in Wegrichtung zeigen. Dies ist häufig nicht der Fall, sondern die Kraft schließt mit dem Weg den Winkel α ein.
Leiten Sie für diesen Fall eine Formel zur Berechnung der Arbeit ab.
Arbeitsarten:
Wird ein Körper gegen die Schwerkraft auf ein höheres Niveau gebracht, so spricht man von Hubarbeit.
WHub = m * g * h
Unter Beschleunigungsarbeit versteht man die Arbeit, die notwendig ist, um einen Körper mit der Masse m aus der Anfangsgeschwindigkeit va heraus auf die Endgeschwindigkeit ve zu beschleunigen.
W = 
* 
- * 
= * ( - )
Beginnt die Beschleunigung aus dem Stillstand, so ist die Anfangsgeschwindigkeit va = 0m/s und es gilt:
W = * = W = * v²
Aufgabe 38:
Ein PKW mir einer Masse von 1200kg wir mit einer Hubarbeitsbühne um 2,2m angehoben.
Berechnen Sie die Hubarbeit.
Aufgabe 39:
Mithilfe einer Seiltrommel wird ein Körper mit der Masse 150kg hochgehoben. Die Seiltrommel hat einen Durchmesser von 300mm. Berechnen Sie:
1. Wie groß ist die verrichtete Arbeit nach 15 Umdrehungen, wenn das Überwickeln des Seiles vernachlässigt wird?
2. Wie groß ist das aufzubringende Drehmoment?
Aufgabe 40:
Ein Eisenbahnwagen wird von einem LKW unter dem Winkel α = 18° über eine Strecke von 324m gezogen. Die Zugkraft im Seil beträgt 6kN.
Berechnen Sie die verrichtete Arbeit.
Energie:
Unter Energie versteht man die Fähigkeit eines Körpers Arbeit zu verrichten. Die Energie hat dieselbe Einheit und dasselbe Formelzeichen wie die Arbeit.
Man unterscheidet die mechanischen Energieformen in:
a) Lageenergie, potenzielle Energie:
b) Bewegungsenergie, kinetische Energie
c) Verformungsenergie einer Feder
Betrachtet man Vorgänge unter dem Energiegesichtspunkt, so gilt der: Energieerhaltungssatz.
Energie kann grundsätzlich nicht verloren gehen, oder aus dem nichts gewonnen werden. In einem System ist daher die Energie W zu jedem beliebigen Zeitpunkt konstant.
Aufgabe 41:
Ein Auto erreicht mit der Geschwindigkeit va = 72 km/h eine Steigstrecke. Das Auto überwindet die Steigstrecke antriebs- und reibungslos. Der Höhenunterschied beträgt 5m.
1. Analysieren Sie dieses Beispiel unter dem Gesichtspunkt der Energieerhaltung.
2. Ermitteln Sie die Geschwindigkeit ve mit dem das Auto die Strecke verlässt.
Aufgabe 42:
Die Feder in einem Schussgerät hat die Federrate R = 15N/cm. Sie wird um 8cm zusammengedrückt und schießt ein Projektil mit der Masse 1,5g ab.
1. Analysieren Sie dieses Beispiel unter dem Gesichtspunkt der Energieerhaltung.
2. Ermitteln Sie die Geschwindigkeit mit der das Projektil das Schussgerät verlässt.
Leistung:
Leistung definiert den Quotienten aus verrichteter Arbeit und benötigter Zeit.
Leistung = 
P = 
Die Leistung wir gemessen in der Einheit Watt (W) 1W ="<"/span>
In Formelsammlungen finden Sie weitere Definitionen für die Leistungsberechnung.
1. Für Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit gilt:
P = F *v
2. Für Kreisbewegungen gilt:
P = M * 2 * π * n = M * ω
Aufgabe 43:
In 5s wird ein Körper mir der Masse 200kg um die Höhe 25m hochgehoben. Welche Leistung wird erbracht?
Aufgabe 44:
Eine Handkreissäge mit der Leistung von 900W dreht ein Sägeblatt mit dem Durchmesser von 200mm mit der Drehzahl von n = 6000 min -1
Ermitteln Sie das Drehmoment und die Schnittkraft.
Wirkungsgrad:
Grundsätzlich ist nach dem Energieerhaltungsgesetz die Leistung die z.B. von einem Motor aufgenommen wird, genau so groß wie die Leistung, die vom Motor abgegeben wird.
Beispiel:
Ein Elektromotor nimmt aus dem Stromnetz die Leistung Pzu = 1000 Watt auf. Also müsste der Motor nach dem Energieerhaltungsgesetz auch die Leistung Pab 1000 Watt abgeben.
Der Motor gibt die Leistung Pab aber nur z.T. als nutzbare Drehbewegung oder Drehleistung ab.
Diese nutzbare Drehleistung (Nutzleistung) betrage 800 Watt. Die verbleibenden 200 Watt erscheinen in den Energieformen Druck (Geräusch), Schwingung (Vibration) und Reibung. Diese sind nicht nutzbar und auch nicht erwünscht.
Den Quotienten aus nutzbringend abgegebener Leistung und zugeführter Leistung nennt man Wirkungsgrad ƞ.
Wirkungsgrad = 
Ƞ = 
In diese Beispiel ist Pab = 800W und Pzu = 1000Watt.
Also gilt für den Wirkungsgrad:
Ƞ = 
= 
= 0,8 = 80%
Der Wirkungsgrad ist eine einheitslose Größe.
Diese wird als Dezimal oder Prozentzahl angegeben.
Berechnung des Gesamtwirkungsgrades eine Anlage:
Ƞges = ƞ1 * ƞ2 * ƞ3 ……………
Aufgabe 45:
Eine Turbine hat einen Wirkungsgrad von ƞ = 0,7. Durch sie fließen in einer Minute 44 m³ Wasser aus einem 25m höher gelegenen Becken hindurch. Wie groß ist die Leistungsabgabe der Turbine in Kilowatt.
Aufgabe 46:
Eine Pumpe fördert Wasser aus einer Tiefe von 25m. Der Pumpenwirkungsgrad beträgt 0,75. Ermitteln Sie das Wasservolumen in m³, welches mit einer Pumpenantriebsleistung von 100 KW in 120 min gefördert werden kann.
Aufgabe 47:
Beim Abdrehen einer Welle beträgt die Schnittgeschwindigkeit 55m/min und die Schnittkraft 1,5 kN. Der Wirkungsgrad des Motors ist 0,875, der Wirkungsgrad der Drehmaschine beträgt 0,8.
Ermitteln Sie:
1. Den Gesamtwirkungsgrad in Prozent und Dezimal
2. Die Schnittleistung in kW
3. Die elektrische Leistung in KW, die der Motor dem Netz entnimmt.
Kolbenkräfte:
Wirkt auf einen Kolben eine Kraft, so entsteht in der Hydraulik-
Flüssigkeit eine von der Kolbenfläche anhängiger Druck.
Unter Duck versteht man den Quotienten aus drückender Kraft und gedrückter Fläche, wobei die Kraft grundsätzlich immer mit der Fläche einen 90° Winkel einschließt.
In Formelzeichen:
Druck = 
p = 
Die gesetzliche Einheit für den druck heißt Pascal (Pa).
1 Pa = 
= 1 
Der normale Atmosphärendruck beträgt: p = 101300 = 1013 hPa
In der Technik verwendet man häufig nicht die gesetzliche Druckeinheit Pa, sondern die Einheit bar.
Da die Querschnittsfläche eines Kolbens sehr oft in cm² vorliegt benutz man als Umrechnung:
1MPa = 100 N/cm² und 1bar = 10N/cm²
Aufgabe 48:
Der Druck in einem Zylinder beträgt p = 6MPa. Der Kolbendurchmesser d = 456mm. Wie groß ist die Schubkraft F des Zylinders.
Aufgabe 49:
Die Kolben einer Presse mit dem Durchmesser d = 300mm sollen eine Kraft von 20 kN liefern.
Wie groß muss der Druck sein?
Aufgabe 50:
In einer KFZ Werkstatt soll ein PKW mithilfe einer hydraulischen Hebevorrichtung angehoben werden. Der Pumpenkolben hat eine Fläche von A1 = 10cm². Der Presskolben hat die Querschnittsfläche von A2 = 1000 cm². Die Hebeanlage arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 80%. Die Gewichtskraft des Presskolbens und des aufgesetzten PKW beträgt 20KN.
Berechnen Sie:
1. Die Kraft im Pumpenkolben.
2. Den Druck im Hydrauliksystem.
- Quote paper
- Michael Dotzel (Author), 2025, Logistikmeister. Vorbereitung auf das Fach NTG (Naturwissenschaftliche und technische Grundlagen), Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1591745
