Aufgaben: Antriebe im Vergleich

Nenne für jeden der drei Antriebe die Energieform, die zugeführt wird: Verbrennungsmotor, Elektromotor, Düsentriebwerk.

Ein Düsentriebwerk saugt Luft an und stößt heiße Gase nach hinten aus. Welche Kraft bewegt das Flugzeug nach vorn? Nenne den Namen dieser Kraft und das zugrunde liegende Prinzip.

Ordne zu, welcher Antrieb gemeint ist (Verbrennungsmotor, Elektromotor, Düsentriebwerk):

1. a) Kolben werden durch verbrennendes Benzin-Luft-Gemisch bewegt.
2. b) Ein Magnetfeld lässt eine Spule rotieren.
3. c) Ausströmendes Gas erzeugt Schub.

Eine Familie in Münster vergleicht ein Auto mit Benzinmotor und ein Elektroauto.

1. a) Nenne zwei Unterschiede in der Funktionsweise der Antriebe.
2. b) Nenne je einen Vorteil des Elektromotors beim Anfahren und bei der Geräuschentwicklung.

Ein Düsentriebwerk eines Flugzeugs erzeugt eine Schubkraft von $80.000\ \text{N}$. Das Flugzeug hat zwei Triebwerke.

1. a) Berechne die gesamte Schubkraft.
2. b) Erkläre, warum ein Propellerflugzeug und ein Düsenflugzeug beide das Wechselwirkungsprinzip nutzen.

Vergleiche in einer Tabelle mit drei Spalten (Verbrennungsmotor, Elektromotor, Düsentriebwerk) jeweils: Energiequelle, Art der Bewegung (Hin und Her, Drehung, Gasstrahl), typisches Einsatzgebiet.

Ein Elektromotor kann beim Anfahren sofort hohe Kräfte liefern, ein Verbrennungsmotor braucht dafür ein Getriebe.

1. a) Erkläre mithilfe der Funktionsweise beider Motoren, warum das so ist.
2. b) Beurteile, warum ein Düsentriebwerk für ein Fahrrad ungeeignet wäre. Nenne zwei Gründe.

Ein Flugzeug fliegt mit konstanter Geschwindigkeit in gleicher Höhe geradeaus. Die Triebwerke liefern $120\ \text{kN}$ Schub.

1. a) Wie groß ist die Luftwiderstandskraft? Begründe.
2. b) Was passiert, wenn der Schub auf $150\ \text{kN}$ erhöht wird und der Widerstand zunächst gleich bleibt?
3. c) Erkläre, warum der Widerstand mit wachsender Geschwindigkeit zunimmt und sich wieder ein Gleichgewicht einstellt.

Die Lokführerin eines ICE, ein Busfahrer und eine Pilotin diskutieren, welcher Antrieb ihres Fahrzeugs (Elektromotor, Dieselmotor, Düsentriebwerk) welche Kraftwirkung auf das Fahrzeug erzeugt.

1. a) Beschreibe für jeden Antrieb, wo die Kraft entsteht, die das Fahrzeug nach vorn bringt (Schiene, Straße, Luftstrom).
2. b) Erkläre, warum beim Zug und beim Bus die Reibungskraft zwischen Rad und Untergrund für den Antrieb nötig ist.