c) Auf waagrechtem Boden liegen vier gleiche Betonwürfel

Aufgabe 3
Ein Zug Z1 fährt mit konstanter Geschwindigkeit v1 = 108 km/h von A nach B. Gleichzeitig mit Z1
startet ein zweiter Zug Z2 mit der konstanten Geschwindigkeit v2 = 90 km/h auf dem Parallelgleis
von B in Richtung A. Die Orte A und B haben eine Entfernung von s = 1500 m.
a) Zeichnen Sie in ein gemeinsames Orts-Zeit-Diagramm die Schaubilder der Bewegungen beider
Züge ein! (Maßstab: x-Achse 1cm 5s; y-Achse 1 cm 200m)
b) Entnehmen Sie aus Ihrem Diagramm den Zeitpunkt sowie die Stelle, an der sich die beiden
Zugspitzen begegnen.
c) Während der Begegnung der beiden Züge läuft ein Fahrgast im Zug Z1von hinten nach vorne
durch den Zug.
Befindet sich der gehende Fahrgast oder der sitzende Zugführer während der Begegnung der
beiden Züge länger neben dem Zug Z2? Begründen Sie Ihre Antwort!
Aufgabe 4
Ein neues U-Boot mit dem Volumen V = 1,0∙103 m3 begibt sich nach dem Stapellauf auf seiner
Jungfernfahrt von der Werft durch einen Fluss ins offene Meer.
(Dichte von Flusswasser: ρFl = 1,00 kg/dm3; Dichte von Meerwasser: ρM = 1,07 kg/dm3)
a) Erläutern Sie anhand physikalischer Größen, warum das aus Stahl gebaute U-Boot überhaupt
schwimmt!
b) Bei der gesamten Fahrt ins offene Meer ragt das U-Boot mit 15% seines Volumens aus dem
Wasser.
Fertigen Sie eine Kräfteskizze für das schwimmende U-Boot an und berechnen Sie die
Gewichtskraft des U-Boots!
c) Das U-Boot verlässt die Flussmündung und fährt ins Salzwasser des offenen Meeres.
Erläutern und begründen Sie, ob das U-Boot nun steigt, sinkt oder auf dem gleichen
Eintauchniveau bleibt!
Aufgabe 5
In einer Kochplatte befinden sich zwei Heizdrähte mit den unterschiedlichen Widerständen R1 und R2, dabei ist R1 größer als R2. Durch einen Schalter können unterschiedliche
Schaltungen der Widerstände mit verschiedenen Leistungen eingestellt werden.
Die kleinste Heizleistung ist P1, dann folgen mit aufsteigenden Werten P2 und P3, die größte
Leistung ist P4.
a) Geben Sie an, wie der oder die Widerstände jeweils geschaltet sein müssen, um die vier
unterschiedlichen Leistungen zu erbringen. Ordnen Sie dabei die vier Schaltungen in
aufsteigender Reihenfolge der Heizungsleistung an!
Begründen Sie die von Ihnen gewählte Reihenfolge hinsichtlich der Leistungszunahme!
b) Die angelegte Spannung beträgt U = 230 V. Die Leistung P3 beträgt P3 = 802 W.
Der Widerstand R1 hat den Wert R1 = 265 Ω.
Berechnen Sie den Widerstand R2, sowie die Leistung P1 der Stufe 1.
c) Berechnen Sie die größte Leistung P4 !