2016.2

PHYSIK Prüfung 1.2 (2016/06/21)
Statik, Dynamik
Zeit: 90 min
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Klasse:
Punkte:
Note:
Erfahrungsnote:
Prüfungsbedingungen: - Total sind 45 Punkte möglich. 38P = Note 6, 22P = Note 4.
- Alle Schritte müssen nachvollziehbar sein. Nicht im Skript stehende Formeln müssen hergeleitet
werden. Resultate ohne Herleitung geben keine Punkte!
- Bitte Aufgabenblätter mit den Lösungen zusammen abgeben und alle Blätter mit dem Namen beschriften.
Erlaubte Hilfsmittel:
- Schreibutensilien, Taschenrechner, Formelsammlung, Skript
1. Multiple Choice (5P)
Kreuzen Sie die korrekten Antworten an.
a) Zwei unterschiedliche grosse Scheiben (Umfang 2.5 m resp. 5 m) sind fest mit einer
drehbaren, reibungsfrei gelagerten Achse verbunden. Ein 4 kg Gewichtsstück wird
linksseitig der kleinen Scheibe mit einer Schnur aufgehängt. Welches Gewichtsstück
X muss man rechtsseitig an die grosse Scheibe hängen, damit sich nichts dreht?
□ 1 kg
□ 2 kg
□ 4 kg
□ 8 kg
b) Mit zwei Federwaagen wird an einem (masselos angenommenen) Seil gezogen, um es zu spannen.
Beide Federwaagen zeigen 50 N an. Welche Zugspannung wirkt in der Mitte des Seiles?
□ 0N
□ 25 N
□ 50 N
□ 100 N
c) Beim Fahren auf der Autobahn patscht ein Insekt gegen die Windschutzscheibe. Was erfährt die größere
Aufschlagkraft?
□ das Insekt
□ beide gleich
□ die Windschutzscheibe
d) Eine Badezimmerwaage ist auf die Erde geeicht. Nun fliegt ein Astronaut auf den Planeten X, wo die Fallbeschleunigung das Doppelte des Erdwertes beträgt. Der Astronaut steht auf dem Planeten X auf die Waage,
welche dort 240 kg anzeigt. Welche Gewichtskraft wirkt auf den Astronauten auf der Erde? (rechne vereinfacht
mit gErde = 10 m/s2, falls benötigt)
□ 120 kg
□ 1200 N
□ 240 kg
□ 2400 N
e) Wenn ein 5 kg Klotz auf den 3 Meter tieferen Boden fällt, schlägt er auf mit einer Kraft von etwa ( g = 10 m/s2)
□ 50 N
□ 250 N
□ 500 N
□ kann man nicht sagen
2. Flaschenzug (5P)
Berechnen Sie die in der Skizze beschrifteten unbekannten Kräfte so, dass
das Gewicht von 600 N gehalten werden kann.
FD = ?
FC = ?
FA = ?
FB = ?
FE = ?
600 N
Bitte wenden!
3. Bauarbeiter (5P)
Ein 80 kg schwerer Bauarbeiter sitzt 2.0 m vom rechten Rand eines 1450 kg
schweren Eisenträgers um Mittag zu essen. Der Eisenträger liegt links lose
auf und ist nicht fest verankert ( = links frei drehbar). Das schräge Kabel
darf mit maximal 15 kN belastet werden.
Schätzen Sie durch Rechnung ab, ob die Konstruktion hält!
4. Autofahrt (10P)
Ein Auto (m = 1500 kg) beschleunigt auf horizontaler Strecke mit 1.8 m/s 2. Die Reibungskraft verursacht durch die
Luft und die Räder beträgt 300 N.
a) Welche Geschwindigkeit hat das Auto nach 50 m beschleunigen? (2P)
b) Welche Kraft bewirkt der Motor für den Antrieb des Auto’s? (3P)
c) Welche Beschleunigung erreicht das Auto bei einer Bergfahrt mit 6 % Steigung, wenn sowohl die
Reibungskraft wie auch die Antriebskraft durch den Motor unverändert bleiben? (5P)
5. Klotz an Feder (10P)
Eine im ungedehnten Zustand 30 cm lange Feder wird 1.3 m über dem Boden aufgehängt. Durch das Anhängen
eines Klotzes an die Feder (D = 100 N/m) dehnt sie sich auf 50 cm. (Eigenmasse der Feder und Ausdehnung des
Klotzes vernachlässigen)
a) Welche Masse m hat der angehängte Klotz? (3P)
b) Nun hängt man eine zweite gleiche Masse m an die Feder. Wie gross ist der
Abstand zum Boden nun? (Ausdehnung beider Klötze vernachlässigen) (2P)
c) Die zweite Masse m wird wieder abgehängt. Stattdessen hängt man an der
Unterseite der ersten Masse eine zweite gleiche Feder an, zieht diese nach unten
und hängt sie am Boden ein. Wie gross ist nun der Abstand d des Klotzes zum
Boden? (5P)
D
1.3 m
m
D d
6. Balken (10P)
Caroline (50 kg) und Peter (80 kg) stehen auf einem 100 kg schweren Holzbalken. Peter steht zu Beginn 3.8 m
links vom rechten Rand des Balkens.
a) Mit welcher Kraft werden die beiden Stützen je belastet? (3P)
b) An welcher Stelle muss sich Peter hinstellen, damit die linke Stütze mit 100 N weniger belastet wird als die
rechte Stütze? (4P)
c) Welche Distanz darf Peter maximal rechts von der rechten Stütze stehen, damit der Holzbalken gerade noch
nicht kippt? (3P)