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07.04.17
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E-Phase PH2, 2. Klausur Physik, Lösungen
Rechnen Sie bei allen Aufgaben mit g = 10,0
m
s
2
. Runden Sie alle Endergebnisse auf 2 Dezimalen!
Aufgabe 1:
Beschreiben Sie den Versuch mit dem Wurfgerät. Was kann damit bewiesen werden?
Das Wurfgerät dient dazu, zwei gleiche Kugeln gleichzeitig in Bewegung zu versetzen. Eine der
beiden Kugeln fällt dabei gemäß den Gesetzen des freien Falls, die andere wird waagerecht
abgeschossen. Man stellt fest, dass beide Kugeln gleichzeitig auf dem Boden auftreffen! Der
Versuch zeigt, dass ein Körper mehrere Bewegungen zur gleichen Zeit ausführen kann, ohne dass
die eine Bewegung die andere „stört“. Der außen stehende Beobachter sieht als Flugbahn die
„Summe“ der Bewegungen.
Aufgabe 2:
Eine Kugel wird waagerecht über eine Tischplatte hinausgestoßen, so dass sie 2,4m von der Tischkante entfernt auf den
80cm tiefer liegenden Boden auftrifft. Berechnen Sie ihre Anfangs- und Endgeschwindigkeit.
Da die Kugel genau so lange waagerecht wie nach unten fliegt, berechnet man zunächst die Zeit
für den freien Fall, also: t =
2h

g
2  0,8 m  s2
= 0,4s. Für die waagerechte
10 m
Bewegung(Anfangsgeschwindigkeit) gilt:
v0 =
s 2,4 m
m
m

 6 ; für den freien Fall gilt: v1 = g·t = 4 ;
s
t 0,4 s
s
v =
v 02  v12  36  16
für die Endgeschwindigkeit gilt dann:
m
m
m
 52
 7,21
.
s
s
s
Aufgabe 3:
a) Ein Auto, Masse m1 = 1000kg, kommt bei rasantem Start in 3s aus dem Stand auf die Geschwindigkeit v = 54km/h.
Welche Kraft brauchte es dazu? Vergleichen Sie diese mit der Gewichtskraft des Autos.
Aus F = m·a und a =
1000  15 kg  m
v
mv
folgt: F =
=
= 5000 N. Da die Gewichtskraft ca. 10
t
t
3 ss
kN beträgt, benötigt man die halbe Gewichtskraft.
b)
Das Auto soll nun auch noch einen Anhänger der Masse m 2 = 500kg ziehen. Wie schnell ist das Auto jetzt nach 3
Sekunden, wenn die Zugkraft F = 5000N beträgt?
v =
c)
km
F  t 5000  3 kg  m  s
m

= 10 = 36
2
s
m
h
1500 kg  s
Wie groß ist in beiden Fällen jeweils die kinetische Energie der Fahrzeuge?
Ekin = ½mv², also 112,5 kJ bzw. 75
kJ.
Aufgabe 4:
Ein Fahrzeug mit der Masse m = 850kg wird auf einer horizontalen Straße durch eine konstante Kraft in der Zeit t = 18s
von v1 = 70km/h auf die Geschwindigkeit v2 = 130km/h beschleunigt (keine Reibung). Wie groß ist der Zuwachs an
kinetischer Energie?
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Ekin = E2 – E1 = ½m  v 22  v12 
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 1302  702 
= 425· 
 J  393518,52 J
3,62


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