(Originais Teachy 2025) - Frage Schwierig von Physik

Was stellt die momentane Geschwindigkeit eines Objekts dar?

Betrachten Sie ein System zur Erzeugung von Windenergie, bei dem die Windkraft genutzt wird, um die Rotorblätter eines Generators zu drehen. Die Rotorblätter eines Windkraftwerks haben eine Form, die optimiert ist, um die maximale Menge an kinetischer Energie aus dem Wind zu erfassen. In einem interdisziplinären Bericht über Physik und Biologie diskutieren Sie, wie das Wissen über die Gesetze der Physik, insbesondere die Prinzipien der Energieerhaltung, im Entwurf und in der Optimierung von Rotorblättern von Windkraftanlagen angewendet werden kann. Darüber hinaus analysieren Sie, wie das Studium der Morphologie und Aerodynamik von Vögeln und Insekten das Design effizienterer Rotorblätter inspirieren kann, wobei Aspekte wie die Form, die Größe und die Anordnung der Blätter berücksichtigt werden. Schließlich bewerten Sie kritisch die Umweltauswirkungen der Windenergieerzeugung, vergleichen sie mit anderen Formen der Energieerzeugung und schlagen mögliche Lösungen zur Minderung der identifizierten negativen Auswirkungen vor.

Ein Leiter mit gleichmäßiger Querschnittsfläche und konstanter Widerstandsfähigkeit über seine Länge wird einer Temperaturänderung unterzogen, die seine Widerstandsfähigkeit so verändert, dass an einem Ende die Widerstandsfähigkeit 10 % höher ist als am anderen Ende. Zunächst unterstützt der Draht ohne diese Temperaturänderung einen konstanten Strom von 5 A. Angesichts der Tatsache, dass der Draht 2 m lang ist, eine anfängliche Widerstandsfähigkeit von 1,6 x 10^-8 Ω·m und einen Temperaturkoeffizienten von 4,0 x 10^-3 / °C aufweist, bestimmen Sie: 1. Die neue Widerstandsfähigkeit am heißeren Ende des Drahts. 2. Den elektrischen Strom, der nach der Temperaturänderung durch ihn fließt, vorausgesetzt, die Abmessungen des Drahts bleiben unverändert.

Ein elektrischer Leiter wird von einem Strom von 2,5 A durchflossen. Während 20 Sekunden durchquert eine Menge elektrischer Ladungen, die 5 C entspricht, einen Querschnitt dieses Leiters. Berechnen Sie den elektrischen Strom, der denselben Leiter in 10 Sekunden durchfließen würde, wobei die gleiche Menge an elektrischen Ladungen erhalten bleibt.