Laser auf Federpendel < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 01:29 So 13.04.2008 | | Autor: | oli_k |
Hallo,
es geht darum, einen Laser mit Leistung P auf eine Metallplatte zu richten, die sich dann etwas auslenkt.
Nun ist die Höhe der Auslenkung aus der aufgenommen Energie zu bestimmen. Der Impuls wird durch [mm] P*\Delta [/mm] t/c bestimmt.
Hier auch schon meine Frage: Aus dem Impuls berechnet man ja nun die Geschwindigkeit, aus der Geschwindigkeit die Energie, aus der Energie die Höhe. Folglich heisst das auch, dass eine größere Bestrahlungsdauer eine größere Höhe ergibt. Wie ist das zu erklären? Das Ding wird doch nicht immer schneller, je mehr Energie ich da reinstecke. Dïe Energieaufnahme müsste doch vielmehr in einem unendlich kleinen Zeitabschnitt erfolgen, um so rechnen zu können, oder? Würde die Formel stimmen, so würde die Weltbevölkerung doch schon in der Luft schweben, soviel Energie, wie sich da schon in den letzten Jahrtausenden durch das Tageslicht angesammelt hat ;)
Vielen Dank
Oli
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 08:35 So 13.04.2008 | | Autor: | Infinit |
Hallo oli,
noch schwebe ich nicht, aber vielleicht kommt das ja noch, ich habe nur noch nicht genug Energie angesammelt  .
Die Platte, gegen die die Photonen "antrommeln", befindet sich wohl im Schwerefeld der Erde und sie ist an einem bestimmten Punkt aufgehängt, sonst könnte sie nicht ausgelenkt werden. Da der Aufhängungspunkt dieser Platte wohl nicht ihr Schwerpunkt ist, würde im Schwerefeld der Erde diese Platte um ihre Gleichgewichtslage herum schwingen. Ein Drehmoment tritt auf. Dem wirkt der Laserstrahl entgegen, und hindert die Platte daran, in ihre Gleichgewichtslage zurückzupendeln.
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 00:28 Mo 14.04.2008 | | Autor: | oli_k |
Hallo,
und wie kann ich das F in meine Rechnung mit einbeziehen? Die Höhe der Auslenkung ist ja mit der Zeit immer größer, aber F ist doch von t unabhängig... Wie kombiniere ich das? Wie erkenne ich, ab welchem t das Teil nicht mehr weiter ausgelenkt wird?
Danke!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:19 Mo 14.04.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
es ist einfacher das in Quanten zu sehen.
W=n*h*f; n= Zahl der Quanten.
[mm] W=mc^2; [/mm] p=mc ; p=n*h*f/c p=Impuls
F=dp/dt=d(W/c)/dt
W=P*t P=Leistung
kannst du jetzt alles zusammensetzen und hast F?
Wie weit die Platte jetzt ausschlägt hängt davon ab, ob sie reflektiert, Impuls des Licht wird umgekehrt, Impulsänderung =2*Impuls oder absorbiert, unelastischer Stoss Impulsänderung = Impuls.
Gruss leduart
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 01:32 Mo 14.04.2008 | | Autor: | oli_k |
Hallo,
danke, mir war die Beziehung F=dp/dt entfallen ;)
Ich kann also die Kraft berechnen, die konstant von den Quanten auf das Teil ausgeübt wird - Also ist die resultierende Kraft diese Kraft minus der Rückstellkraft. Was setze ich dann als Rückstellkraft an? Ich bin etwas verwirrt, da die ja je nach Auslenkung anders ist.
Wenn ich dann die resultierende Kraft habe - Wie komme ich von da auf die Auslenkung? Auch hier fehlt mir ja wieder ein Weg, um die Kraft irgendwie in Energie zu bekommen...
Danke!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 11:55 Mo 14.04.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo Oli
Kannst du mal die genaue Aufgabe posten? Wenn da keine Aufhängung mit Länge angegeben ist, versteh ich sie nicht. die rückstellende Kraft kann man nur aus der Art der Aufhängung ausrechnen. Wenn du theoretisch die Platte auf einen reibungslosen Wagen stellst wird er immer schneller, (Sonnensegel)
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:04 Mo 14.04.2008 | | Autor: | oli_k |
Hallo,
ja klar ist der aufgehängt, sonst würde ich ja nicht von einer größer werdenden Rückstellkraft sprechen.
Angegeben sind Leistung P des Lasers, Dicke, Fläche und Material der Platte (also Masse m der Platte), Länge des Fadens (Länge l), Bestrahlungsdauert (Zeit t) und die Absorbtionsmenge: 30% werden absorbiert, der Rest reflektiert. Also ist p_gesamt nachher 0,3p+2*0,7p=1,7p.
Wäre super, wenn du mir mit den Angaben meine letzte Frage beantworten könntest :)
Danke!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:22 Mo 14.04.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
aus der Gewichtskraft und dem Auslenkwinkel die rückstellende Kraft auszurechnen kann doch nicht deine Schwierigkeit sein? da reicht ne Zeichnung. und mit L kommt dann auch die Höhe raus.
Also rechne mal ein Stück und sag dann wo die Schwierigkeit liegt.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:40 Mo 14.04.2008 | | Autor: | oli_k |
Hallo,
nein, darin liegt keine Schwierigkeit, das schaffe ich schon.
Mir geht es da eher ums Verständnis:
Die Photonen üben stets eine konstante Kraft auf die Platte aus. Dem entgegengerichtet ist die Rückstellkraft. Aus der resultierenden Kraft kann ich nun den Auslenkwinkel berechnen.
Doch wie komme ich auf die resultierende Kraft, ohne den Auslenkwinkel vorher zu kennen?
Ich hoffe, du verstehst mein Problem jetzt.
Meine Vermutung (ich hoffe, das stimmt.):
Ich muss [mm] F_{Photonen}=F_{Rückstell} [/mm] setzen.
Dann komme ich auf [mm] p'=sin(\alpha)*m*g [/mm] und damit auf [mm] \alpha=arcsin(p'/mg).
[/mm]
Sollte das stimmen, Entschuldigung für das wirre Gelaber da oben ;)
Danke!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 16:23 Mo 14.04.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
irgend ne Unbekannte, die du ausrechnen willst musst du doch immer haben. z.Bsp hier [mm] \alpha. [/mm] ob [mm] sin\alpha [/mm] oder [mm] tan\alpha [/mm] in der Formel steht hängt davon ab, ob die Photonen immer senkrecht auf die platte prallen, oder immer in derselben Richtung, also waagerecht fliegen. sonst ist deine Formel jetzt richtig.
Die resultierend Kraft interessiert nicht, die bringt halt das Seil auf. (warum nennst du das ganze Federpendel?)
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 16:49 Mo 14.04.2008 | | Autor: | oli_k |
Ach, das fällt mir jetzt gerade erst auf :D
Bin schon völlig verwirrt, schreibe morgen Mathe LK und übermorgen Physik LK Abi... Das ist natürlich Schwachsinn, hat damit nichts zu tun. Vielen Dank!
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