asinus

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 #1
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Hallo anonymous!

 

Um die Antwort auf deine Frage ist zu allen Zeiten immer wieder gerungen worden.

Eine Weltformel, oder eine Theorie von Allem (englisch theory of everything, ToE oder TOE) ist eine hypothetische Theorie gebildet aus theoretischer Physik und Mathematik, die alle bekannten physikalischen Phänomene erklären und verknüpfen soll.

In der Komödie Die Physiker von Friedrich Dürrenmatt wird die Weltformel von einem Physiker namens Johann Wilhelm Möbius gefunden. Allerdings versteckt er diese vor der Allgemeinheit, weil er eine Gefährdung der Menschheit befürchtet, wenn diese und seine anderen Arbeiten an die Öffentlichkeit gelangen.

In Darren Aronofskys Film Pi findet der Mathematiker Maximillian Cohen ebenfalls eine Art Weltformel, die von verschiedenen Parteien heiß begehrt ist; unter anderem weil man mit ihrer Hilfe die Zukunft vorhersagen könnte.

 

Ich glaube, es wäre es gut so, wenn diese "Weltformel" nie gefunden würde.

 

Gruß asinus :- )

22 Jan 2015
 #4
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Hallo Omi67, hallo asinus!

 

Wir waren beide leider etwas auf dem Holzweg. Die Grundlage unserer Berechnung war die Schwerkraft der angehängten Masse 5kg von 49,05N. Diese Kraft wirkt aber nie auf den Stahldraht, weil der vorher bricht. Die Berechnung stimmt mit den angeführten Gleichungen nur im Bereich der Hookschen Geraden.

 

Ist die Zugfestigkeit (Bruchspannug) des Drahtes aus Edelstahl 21MCr5

Rm = 660N/mm²

beträgt die größte Spannung im Hooke-Bereich geschätzt

σ(H) ≈ 0,9 * 660N/mm² ≈ 594N/mm² .      (H) ist Hooke.

Daraus resultiert

F(H) = σ(H) * A

F(H) = (594N/mm²) * 0,1²mm² * pi / 4

F(H) = 4,665N

Das ist die größte Kraft im elastischen Bereich. Wird sie grö8er treten plastische Verformungen auf und die angewendeten Gleichungen sind dann ungültig. Also:

 

F(max) = F(H) = 4,665N (für Edelstahl 21Mncr5)

 

1. A = d² * pi / 4 = 0,1²mm² * pi / 4

Der Querschnitt

A = 0,007854mm²

 

2. σ = F/A = 4,665N / 0,007854mm²

Die Spannung

σ =  593,965N/mm²

 

3. ε = σ / E = (593,965N/mm²) / (210*10³N/mm²)

Die Dehnung

ε = 0,002828

 

4. ΔL = L(0) * ε = 1500mm * 0,002828

Die Längenänderung

ΔL = 4,243mm

 

5. Edelstahl 21MnCr5 hat eine Zugfestigkeit von σ(Br) = 660N/mm²

F(Br) = σ(Br) * A = (660N/mm²) * 0,007854mm²

Die notwendige Kraft zum Zerreißen des Drahtes aus 21MnCr6 ist

F(Br) = 5,18364N .

Die dazu notwendige angehängte Masse ist  m = F / g = 5,18364N / 9,81m/s².

 

Die Bruchlast

m = 0,528kg

 

 

  Gruß  asinus  :- )

21 Jan 2015
 #1
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Hallo anonynymous!

 

Der Elastizitätsmodul von Stahl ist

E = 210 kN/mm²

Bei ideal linear elastischem Werkstoffgesetz (Proportionalitätsbereich im Spannungs-Dehnungs-Diagramm) ergibt sich die Federkonstante c eines geraden Stabes aus seiner Querschnittsfläche A, seiner Länge L_0 und seinem Elastizitätsmodul E.

c=\frac{F}{\Delta L}=\frac{E \cdot A}{L_0}

Mit den Ausdrücken \sigma=\frac{F}{A} für die Spannung und \varepsilon=\frac{\Delta L}{L_0} für die Dehnung erhält man aus obiger Gleichung das Hookesche Gesetz für den einachsigen Spannungszustand

\sigma=E \cdot \varepsilon

und daraus den E-Modul

E=\frac{\sigma}{\varepsilon}

1. A = d²*pi/4 = 0,1²mm²*pi/4

    Der Querschnitt

    A = (7,854 / 10³)mm²

2. σ = F/A = (5kg * 9,81m/s²)/(7,854mm²/10³)

    Die Spannung

    σ = 6245,225 N/mm²

3. ε = σ/E = (6245,225 N/mm²)/(210*10³ N/mm²)

    Die Dehnung

    ε = 0,02974

4. ΔL = L(0) * ε = 1 500mm * 0,02974

    Die Längenänderung (theoretisch, weil der Draht vorher reißt)

    (ΔL  = 44,6mm )

5. Baustahl St37 hat eine Zugfestigkeit von σ(Br) = 37kp/mm² = 363N/mm²

    F(Br) = σ(Br) * A = (363N/mm²)*(7,854/10³)mm²

    Die notwendige Kraft zum Zerreißen des Drahtes aus St37 ist

  F(Br) = 2,851 N 

    Bei m = 2,851N / 9,81m/s² = 0,291kg angehängter Masse reißt der Draht.

 

    Vielen Dank für Ihren Hinweis auf meinen Fehler Omi67!

 

Gruß asinus :- )

20 Jan 2015