Geschwindigkeit eines Rades < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Aufgabe | Berechnen Sie die Geschwindigkeit eines Rades (D=200mm), welches von der Welle des Versuchsaufbaus angetrieben wird, wenn...
a) ... der Zähler bei Verwendung der Lichtschranke 200 Impulse in einer Torzeit anzeigt
b) ... der Zähler des induktiven Näherungsschalters 400 Impulse während der Dauer einer Torzeit aufnimmt. |
Die Geschwindigkeit kann ich mit foglender Gleichung berechnen:
[mm] v=\pi*D*n
[/mm]
Wie bestimme ich die Drehzahl n ?
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 08:46 So 06.12.2015 | | Autor: | chrisno |
Hallo,
>
> a) ... der Zähler bei Verwendung der Lichtschranke 200
> Impulse in einer Torzeit anzeigt
Offensichtlich steckt da er Hinweis. Nun geht es nur weiter, wenn man
den Versuchsaufbau kennt
>
> b) ... der Zähler des induktiven Näherungsschalters 400
> Impulse während der Dauer einer Torzeit aufnimmt.
Also ist es nun nötig, zu wissen:
- wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer Umdrehung des Rades?
- wie viele Impulse erzeugt der induktive Näherungsschalter bei einer Umdrehung des Rades?
- Wie lange ist eine Torzeit?
Das sind Größen, die vom Versuchsaufbau und den Einstellungen abhängen. Falls Du hier nicht Antwort von jemandem bekommst, der die gleichen Aufgaben wie Du zu bearbeiten hat, sehe ich wenig Chancen, denn die hellseherischen Fähigkeiten einiger hier sind zwar gut trainiert, aber so ausgeprägt dennoch nicht.
|
|
|
| |
|
Hallo,
> Also ist es nun nötig, zu wissen:
> - wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer
> Umdrehung des Rades?
> - wie viele Impulse erzeugt der induktive
> Näherungsschalter bei einer Umdrehung des Rades?
> - Wie lange ist eine Torzeit?
Jeder Zähler ist an eine Torschaltung angeschlossen, die den Zählwert k nach dem Ablauf der Torzeit
auf Null zurücksetzt. Die Torzeit für den Zähler der Lichtschranke liegt bei [mm] t_{Tor}^{licht}=1s [/mm] während die
Torzeit für den induktiven Aufnehmer [mm] t_{Tor}^{ind}=10s [/mm] beträgt. Der jeweils letzte Wert k vor dem
Zurücksetzen eines Zählers wird gespeichert und auf einem LED-Display angezeigt. Somit wird die
Drehzahl [mm] n_{ind} [/mm] bzw. [mm] n_{licht} [/mm] in einen elektronisch erfassbaren Zahlenwert k umgewandelt.
reicht das als Information?
> Das sind Größen, die vom Versuchsaufbau und den
> Einstellungen abhängen. Falls Du hier nicht Antwort von
> jemandem bekommst, der die gleichen Aufgaben wie Du zu
> bearbeiten hat, sehe ich wenig Chancen, denn die
> hellseherischen Fähigkeiten einiger hier sind zwar gut
> trainiert, aber so ausgeprägt dennoch nicht.
Dann solltet ihr eure hellseherischen Fähigkeiten weiter verbessern :D
![[]](/images/popup.gif) Hellsehen
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 11:41 So 06.12.2015 | | Autor: | chrisno |
> Hallo,
>
> > Also ist es nun nötig, zu wissen:
> > - wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer
> > Umdrehung des Rades?
> > - wie viele Impulse erzeugt der induktive
> > Näherungsschalter bei einer Umdrehung des Rades?
> > - Wie lange ist eine Torzeit?
>
> Jeder Zähler ist an eine Torschaltung angeschlossen, die
> den Zählwert k nach dem Ablauf der Torzeit
> auf Null zurücksetzt. Die Torzeit für den Zähler der
> Lichtschranke liegt bei [mm]t_{Tor}^{licht}=1s[/mm] während die
> Torzeit für den induktiven Aufnehmer [mm]t_{Tor}^{ind}=10s[/mm]
> beträgt. Der jeweils letzte Wert k vor dem
> Zurücksetzen eines Zählers wird gespeichert und auf
> einem LED-Display angezeigt. Somit wird die
> Drehzahl [mm]n_{ind}[/mm] bzw. [mm]n_{licht}[/mm] in einen elektronisch
> erfassbaren Zahlenwert k umgewandelt.
>
> reicht das als Information?
Nein, ich wiederhole:
Also ist es nun nötig, zu wissen:
- wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer Umdrehung des Rades?
|
|
|
| |
|
> Nein, ich wiederhole:
> Also ist es nun nötig, zu wissen:
> - wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer Umdrehung des Rades?
Meines Wissens nach ist diese Information nicht gegeben. Ich kopiere und füge mal den gesamen Versuchsaufbau ein:
Der Versuchsaufbau (Bild 81) besteht aus einem Motor, der über eine Kupplung mit einer Welle
verbunden ist, an der eine am Rand [mm] m_{licht}-fach [/mm] gekerbte Scheibe befestigt ist (Bild 82). Über eine
weitere Kupplung ist die Welle mit einem speziellen Motorrad-Wirbelstromdrehzahlmesser verbunden.
Aus technischen Gründen zeigt die Analoganzeige ungefähr den 4-fachen Drehzahlwert der Welle an.
Der genaue Faktor x soll aus der Steigung von [mm] n_{wirb}(n_{Ref}) [/mm] in Aufgabe 9 ermittelt werden. Die
Wellendrehzahl [mm] n_{wirb} [/mm] ergibt sich also durch Division der abgelesenen Werte durch die ermittelte
Steigung.
Die Betriebsspannung des Motors kann mit einem Potentiometer mit 10 Umdrehungen im Bereich 0
Volt bis 10 Volt variiert werden, um unterschiedliche Motordrehzahlen einzustellen. Ein Stroboskop
bestehend aus einem LED-Array, dass mit einer Frequenz von ν_s=100 Hz blinkt, dient dazu, die
analoge und die digitale Drehzahlanzeige des Versuchsaufbaus zu kalibrieren.
Die Kerben am Rand der Scheibe lassen bei Rotation jeweils kurzzeitig das Licht einer Lichtschranke
passieren und erzeugen somit elektronische Impulse am Ausgang der Lichtschranke, deren Länge
und Wiederholrate von der Rotationsgeschwindigkeit abhängen. In der Scheibe befinden sich weiter in
Richtung Mittelpunkt mind Löcher (siehe Bild 82), die sich bei Rotation der Scheibe an einem
induktiven Näherungsschalter vorbeibewegen, wodurch ebenfalls elektronische Pulse am Ausgang
des Schalters entstehen. Sowohl die Lichtschranke als auch der Näherungsschalter sind je an einen
Verstärker mit anschließendem elektronischen Zähler angeschlossen. Beim Auftreten einer
ansteigenden Signalflanke am Eingangskanal erhöht der entsprechende Zähler seinen Zählwert k um eins.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Jeder Zähler ist an eine Torschaltung angeschlossen, die den Zählwert k nach dem Ablauf der Torzeit
auf Null zurücksetzt. Die Torzeit für den Zähler der Lichtschranke liegt bei [mm] t_{Tor}^{licht}=1s [/mm] während die
Torzeit für den induktiven Aufnehmer [mm] t_{Tor}^{ind}=10s [/mm] beträgt. Der jeweils letzte Wert k vor dem
Zurücksetzen eines Zählers wird gespeichert und auf einem LED-Display angezeigt. Somit wird die
Drehzahl [mm] n_{ind} [/mm] bzw. [mm] n_{licht} [/mm] in einen elektronisch erfassbaren Zahlenwert k umgewandelt.
Reichen nun diese Informationen um die Aufgabe zu lösen?
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 21:33 So 06.12.2015 | | Autor: | chrisno |
Nun sind die Informationen vollständig.
- wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer Umdrehung des Rades?
- wie viele Impulse erzeugt der induktive Näherungsschalter bei einer Umdrehung des Rades?
Schau auf Bild 82:
- Wie oft wird die Lichtschranke unterbrochen, wenn sich das Rad einmal dreht?
- Wie oft registriert der induktive Näherungsschalter eine Änderung, wenn sich das Rad einmal dreht.
|
|
|
| |
|
> - wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer Umdrehung des Rades?
60 Impulse pro Umdrehung
> - wie viele Impulse erzeugt der induktive Näherungsschalter bei einer Umdrehung des Rades?
6 Impulse pro umdrehung
wahrscheinlich eine Doofe frage: mit impuls ist hier nicht der mechanische Impuls (Geschwindigkeit mal masse) gemeint oder?
> - Wie oft wird die Lichtschranke unterbrochen, wenn sich das Rad einmal dreht?
60 mal
> - Wie oft registriert der induktive Näherungsschalter eine Änderung, wenn sich das Rad einmal dreht.
6 mal
Aber ich stehe immernoch auf dem schlauch. Wie hilft mir das jetzt weiter?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 22:47 So 06.12.2015 | | Autor: | chrisno |
>
> > - wie viele Impulse erzeugt die Lichtschranke bei einer
> Umdrehung des Rades?
>
> 60 Impulse pro Umdrehung
>
> > - wie viele Impulse erzeugt der induktive
> Näherungsschalter bei einer Umdrehung des Rades?
>
> 6 Impulse pro umdrehung
>
> wahrscheinlich eine Doofe frage: mit impuls ist hier nicht
> der mechanische Impuls (Geschwindigkeit mal masse) gemeint
> oder?
Das siehst Du richtig. Impuls meint hier "Lichtblitz" der in ein Elektrisches Signal zum Beispiel 0 V = kein Licht, 5 V = Licht umgewandelt wird. Ein Impuls ist dann der Vorgang, bei dem der Wechsel von 0 V zu 5 V und wieder zurück wechselt.
>
> > - Wie oft wird die Lichtschranke unterbrochen, wenn sich
> das Rad einmal dreht?
>
> 60 mal
>
> > - Wie oft registriert der induktive Näherungsschalter
> eine Änderung, wenn sich das Rad einmal dreht.
>
> 6 mal
>
> Aber ich stehe immernoch auf dem schlauch. Wie hilft mir
> das jetzt weiter?
Wenn Der Zähler 60 Impulse gezählt hat, dann hat sich das Rad in der Zeit einmal herumgedreht. Bei 600 Impulsen 10 mal. ... bei 200 Impulsen ... Damit hast Du die Anzahl der Umdrehungen in einer Torzeit.
|
|
|
| |
|
Bei 200 Impulsen beträgt die Anzahl der Umdrehung N=3,33
a)
[mm] v=\pi*D*n_{licht}=\pi*D*\bruch{N}{t_{tor}^{licht}}=\pi*200mm*\bruch{3,33}{1s}=666\pi mm/s=666\pi*10^{-3}m/s
[/mm]
stimmt die Lösung?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 08:25 Mo 07.12.2015 | | Autor: | chrisno |
>
> [mm]v=\pi*D*n_{licht}=\pi*D*\bruch{N}{t_{tor}^{licht}}=\pi*200mm*\bruch{3,33}{1s}=666\pi mm/s=666\pi*10^{-3}m/s[/mm]
>
> stimmt die Lösung?
Ich würde es nicht als Lösung, sondern als Rechnung bezeichnen. Der Term zwischen den ersten beiden Gleichheitszeichen passt mit den Einheiten nicht. Das stört mich weniger. Im Zusammenhang mit der nun hoffentlich vollständigen Aufgabe sehe ich keinen Sinn darin, die Lineargeschwindigkeit eines rollenden Rades zu berechnen. Dein Ergebnis soll mit der angezeigten Drehzahl verglichen werden, also benötigst Du die Drehzahl, die mit Hilfe der Lichtschranke gemessen wird. Ich gehe davon aus, dass das Wort Geschwindigkeit hier etwas locker als Drehgeschwindigkeit zu verstehen ist.
|
|
|
| |
|
> > [mm]v=\pi*D*n_{licht}=\pi*D*\bruch{N}{t_{tor}^{licht}}=\pi*200mm*\bruch{3,33}{1s}=666\pi mm/s=666\pi*10^{-3}m/s[/mm]
> Der Term zwischen den ersten beiden Gleichheitszeichen passt mit den Einheiten nicht.
wieso stimmt die Einheit nicht? meines wissens nach tut sie das
Der Term zwischen den ersten beiden Gleichheitszeichen lautet: [mm] \pi*D*n_{licht}
[/mm]
D hat die Einheit mm und [mm] n_{licht} [/mm] die Einheit 1/s
Daraus kann man die Einheit m/s umwandeln
Es gilt ja:
[mm] \pi*D*n=2\pi*r*n=\omega*r=v
[/mm]
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 11:39 Mo 07.12.2015 | | Autor: | chrisno |
1/s ist eine ungewöhnliche Einheit für eine Größe, die mit n bezeichnet wird, wenn dem hier nun so ist, dann ist es in Ordnung.
|
|
|
|
