Forum: Offtopic Coilgun Kraft berechnen


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von Marc S. (marc_s176)


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Aufgrund eines Schulprojekts baute ich eine Coilgun. Bei welcher ich 
verschiedene Spulen getestet habe. Nun wollte ich die Kraft berechnen, 
welche die Spule auf mein Projektil ausübt. Deshalb hier meine Frage:

Wie berechne ich die Kraft die meine Coilgun auf mein Projektil ausübt?

DANKE

: Verschoben durch Moderator
von Werner H. (werner45)


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Frag Deinen Lehrer!

Allerdings glaube ich nicht, daß das ein Schulprojekt ist.

Netter Versuch

von Alex G. (dragongamer)


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Das zu berechnen ist nicht ganz trivial wenn es das Ergebnis dann in der 
Praxis nachstellbar sein soll. Du kannst eher nur vereinfachte Modelle 
berechnen.
Hast du bereits danach gegoogelt?
Das hier hab ich auf die Schnelle gefunden (mit eienr Reihe von 
weiterführenden Links): 
https://physics.stackexchange.com/questions/12875/how-to-calculate-the-exit-velocity-of-a-coil-gun-projectile

Das ist auf ieden Fall mehr eine Frage der Physik und es muss nicht 
unbedingt um Coilguns gehen. Die Frage ist viel mehr "welche Kraft übt 
eine Spule der Bechaffenheit X bei Stromfluss Y auf einen Körper der 
Masse Z an Stelle W aus". Wenn du dies errechnest, kannst du mit Klasse 
8 Physik, die gesamte Beschleunigung durch die gesamte Coilgun 
errechnen.

von Klaus R. (klara)


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Marc S. schrieb:
> Wie berechne ich die Kraft die meine Coilgun auf mein Projektil ausübt?

Hier ein Ansatz:
Beitrag "Spulen, Magnetismus"
mfg klaus

von Ttt (Gast)


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m*g*h gibt die gespeicherte Energie.  Über die Länge  der Rail kannst du 
die Beschleunigung und die Kraft berechnen.
Ich vermute da der Wirkungsgrad liegt im unteren einstelligen Bereich.

von Alex G. (dragongamer)


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Ttt schrieb:
> m*g*h gibt die gespeicherte Energie.  Über die Länge  der Rail kannst du
> die Beschleunigung und die Kraft berechnen.
> Ich vermute da der Wirkungsgrad liegt im unteren einstelligen Bereich.
Achtung, Coilgun ist nicht Railgun.

von jz23 (Gast)


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Ttt schrieb:
> m*g*h gibt die gespeicherte Energie

Sicher? Ich denke ihn interessiert wohl eher die kintische Energie als 
die potentielle. Also m*v^2

von Klaus R. (klara)


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jz23 schrieb:
> Sicher? Ich denke ihn interessiert wohl eher die kintische Energie als
> die potentielle. Also m*v^2

Der TO spricht aber von Kraft.

Hier noch etwas für den TO. Fragen?
https://www.ld-didactic.de/software/524221de/Content/ExperimentExamples/Physics/Electricity/ForceAirCoil.htm
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Was, nur eine Coilgun?
Also wir haben in der dritten Klasse alle eine Atombombe gebaut.

von Thomas O. (kosmos)


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unkomplizierter/reproduzierbar wäre es doch per Lichtschranken die 
Austrittsgeschwindigkeit zu messen und mit Gewicht des Projektils die 
Kraft zu berechnen.

Ansonsten spielt die Ansteuerung zu sehr mit rein. Also in welcher Zeit 
die Energie freigesetzt wird, deswegen arbeitet man hier gerne mit einer 
sehr hohen Spannung.

von haenschen (Gast)


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Ich habe als Junge mit Wasserstoffgas gespielt und dachte man könne 
damit eine "Wasserstoffbombe" bauen  :-)

BTT: ich denke es fehlen Spezialbauteile um eine brauchbare Coilgun zu 
bauen, zB. Hochstrom(+ Spannung ?)-Impulskondensatoren, 
Hochstrom/Spannungs-Spulen usw.

von duckdichlieber (Gast)


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haenschen schrieb:
> zB. Hochstrom(+ Spannung ?)

Zumindest: Entweder - oder. Je nach Spulengeometrie. Wir hatten uns 
damals nach der ungefähr möglichen Stromtragfähigkeit für eine 10 
Sekunden Einschaltzeit gerichtet.

(Berechnet, bei welchem Strom der Draht auch noch nach ganzen 10 
Sekunden sicher nicht über 200°C hinaus erhitzt wird - wegen der 
PU-Lack-Isolation.)

Und zwar, weil wir nicht durch kleine Fehler gleich immer die Spule neu 
wickeln wollten, sondern Zeit haben, notfalls selbst auszuschalten. Hat 
aber trotzdem locker für erhöhte Lebensgefahr gereicht.

Thomas O. schrieb:
> Ansonsten spielt die Ansteuerung zu sehr mit rein. Also in welcher Zeit
> die Energie freigesetzt wird, deswegen arbeitet man hier gerne mit einer
> sehr hohen Spannung.

Schon. Bei vielen schon gesehenen Coilguns trifft das zu. Aber sehr 
geringe Schaltzeiten nehmen diese Variable fast völlig raus. Und die 
sind ja möglich. Ich habe schon Pulsgeneratoren für mehrere kV im 
niedrigen 2stelligen ps Bereich gesehen - und so extrem ist es bei 
weitem nicht nötig.

von Thomas O. (kosmos)


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es ist ja das Ziel möglichst viel Energie in möglichst kurzer Zeit frei 
zu sätzen, da gehe ich dann von vielen Versuchen aus, deswegen fande ich 
es besser das Ergebnis praktisch zu messen, als es es theoretisch zu 
berechnen, da ja evtl mal an der Spule, Ansteuerung, Spannung, 
Kondensatoren... etwas verändert wird und dann alle Berechnungen 
hinfällig sind

von haenschen (Gast)


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duckdichlieber schrieb:
> Zumindest: Entweder - oder. Je nach Spulengeometrie. Wir hatten uns
> damals nach der ungefähr möglichen Stromtragfähigkeit für eine 10
> Sekunden Einschaltzeit gerichtet.

Nene ... man braucht beides denke ich:
Die hohe Spannung soll in einer speziellen Spule einen sehr hohen Strom 
bewirken - und das in einer sehr kurzen Zeit!

von haenschen (Gast)


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Edit:
Natürlich gäbe das einen riesen EMI deshalb ist es wohl sehr 
unwahrscheinlich dass du das bauen darfst.

von duckdichlieber (Gast)


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haenschen schrieb:
> Nene ...

Das "Zumindest:" davor verändert die Bedeutung von "Entweder - oder" in 
ein (sozusagen "gemeinsames"): "Mindestens eines von beiden."

Ich widersprach Dir also gar nicht wirklich.

Thomas O. schrieb:
> deswegen fande ich es besser das Ergebnis praktisch zu
> messen, als es es theoretisch zu berechnen

Das Ergebnis genauer berechnet haben wir auch nicht.
Wir wollten nur die Spule nicht mehrfach rösten.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Normalerweise ist die Temperatur bei Coilguns kein Problem. Bzw. erst 
nach dem Versagen der Isolation oder Struktur der Spule. Oder soll's 
gleich eine Maschinencoilgun werden?

Das Problem ist eher, daß man den Stromfluß in der/den Spule(n) auch 
recht schnell wieder unterbrechen muß. Wenn das Magnetfeld zu lange 
anliegt, bremst es das Projektil nach dem Durchqueren der Spulenmitte 
wieder.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus R. schrieb:
> jz23 schrieb:
>> Sicher? Ich denke ihn interessiert wohl eher die kintische Energie als
>> die potentielle. Also m*v^2
> Der TO spricht aber von Kraft.
Er verwechselt da ganz grundschulmäßig ein paar physikalische 
Dimensionen. Der Beitrag "Spulen, Magnetismus" war quasi 
das "Vorspiel" und dort wurde er von der Energie auf die Kraft 
gebracht...  ;-)

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