Physikaufgaben zur Prüfungsvorbereitung
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Physik GSBMV Physikaufgaben zur Prüfungsvorbereitung Prüfungsthema: 1) Kapitel 1: Physik und Medizin Kapitel 2: Hebel am Menschen (bis und mit Federkräfte) a) Welche physikalische Grösse hat die Einheit ‘Newton’? b) Erklären Sie die Grösse ‘1 Newton’. Lösung: 2) Nennen Sie zwei Eigenschaften der „Masse“: Lösung: 3) Welche Masse haben 100 m Kupferdraht von 2 mm Durchmesser? = 8.9 g/cm3 Lösung: Volumen des Zylinders wird mit Grundfläche mal Länge des Drahtes berechnet. 4) Geben Sie die folgenden Längen jeweils in der Masseinheit Meter (m) an! (a) 7355 mm (b) 85.3 dm (c) 0.875 km Lösung: (a) 7.355 m 5) (b) 8.53 m (c) 875 m Welche 3 Angaben sind zwingend notwendig, damit eine vektorielle Grösse eindeutig definiert ist? Lösung: Betrag, Richtung und Angriffspunkt 6) g um: dm 3 kg (b) 0.12 3 dm Rechnen Sie in die Einheit (a) 2250 Lösung: (a) bzb Buchs 2.250 g m3 g dm 3 (b) 120 (c) 4.2 g dm 3 kg m3 (c) 4.2 1 g dm 3 G. Lenherr Physik GSBMV 7) Berechnen Sie die Masse (in kg) eines Styrolwürfels mit der Kantenlänge a = 80 cm. (Dichte von Styrol: S = 0.017 g/cm3) Hinweis: Das Würfelvolumen berechnet sich nach der Formel V = a3 Lösung: V a 3 (8 dm) 3512 dm 3 m V * 512dm 3 * 0.017 8) kg 8.704kg dm 3 (Es geht ...) Nennen und erklären Sie die drei Newton’schen Axiome! Lösung: Die Newton'schen Axiome begründen die klassische Mechanik. Erstes Axiom (Trägheitsprinzip): Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder gleichförmigen, geradlinigen Bewegung, solange keine Kraft auf ihn wirkt. Zweites Axiom (Aktionsgesetz): Die Beschleunigung des Körpers ist der wirkenden Kraft gleichgerichtet, es gilt F = m * a. Drittes Axiom (Reaktionsgesetz d.h. actio = -reactio): Zu jeder Kraft gehört eine gleich grosse, aber entgegengesetzt wirkende Kraft. Beide Kräfte greifen an zwei verschiedenen Körpern an. 9) Ein Mann hat die Masse 80,0 kg. Er besitzt 5,9 l Blut der Dichte 1,06 g/cm3. Wie viel Prozent seiner Gesamtmasse macht das Blut aus? Lösung: Berechnung der Masse des Blutes: Berechnung des prozentualen Anteils der Blutmasse an der Gesamtmasse: Der Massenanteil des Blutes an der Gesamtmasse beträgt 7,8%. bzb Buchs 2 G. Lenherr Physik GSBMV 10) Um in einer schneebedeckten Landschaft, etwa in der Arktis oder auf einem Gletscher, Wasser für Tee oder Kaffee zu bekommen, kann man Eis schmelzen. Die Dichte von Wasser beträgt 1 kg/dm3, die Dichte von Schnee etwa 0,1g/cm3. Welches Volumen muss man an Schnee schmelzen, um einen Liter Wasser zu erhalten? Lösung: Masse von einem Liter Wasser: => => Volumen der gleichen Masse Schnee: => bzb Buchs => 3 G. Lenherr Physik GSBMV 11) Mit den folgenden Aufgaben sollen Sie Sicherheit im Umgang mit der "Dichte-Formel" gewinnen. Darüber hinaus können Sie die Umwandlung von Einheiten trainieren. a) Welche Dichte (in g/cm3) hat ein Material, von dem ein Würfel mit der Kantenlänge 17 mm die Masse 35,2g besitzt? b) Welche Masse besitzen 0,53 Liter Dieselöl (ρ = 0,86g/cm3)? c) Welches Volumen hat ein Körper aus Aluminium (ρ = 2,7 kg/dm3), dessen Masse 370 g ist? d) Die Tragfähigkeit eines Güterwagens der Bundesbahn sei 25t, seine Ladefläche 25m2. Wie hoch darf Sand (ρ = 1,5 g/cm3) in den Güterwagen eingefüllt werden? Hinweis: Es werde angenommen, dass die Ladung eine Quaderform hat. e) Der Sirius B ist ein Stern, der zur Klasse der "weißen Zwerge" gehört. Er hat eine Dichte von ca. ρ = 106 g/cm3. Welches Volumen hätte ein Mensch mit 75kg, wenn er aus dem Material wie Sirius B bestände? Lösung: a) Berechnung des Volumens: Berechnung der Dichte: Das Material hat eine Dicht von etwa 7,2 g/cm3. b) Beachte: 1l = 1000cm3! Das Öl hat die Masse von ca. 0,46 kg. bzb Buchs 4 G. Lenherr Physik GSBMV c) Das Aluminium hat ein Volumen von 0,14 dm3. d) Berechnung des Volumens der Ladung: Berechnung der Füllhöhe: Der Güterwagen darf bis zu einer Höhe von 0,68m beladen werden. e) Der Mensch aus dem Material von Sirius B hätte ein Volumen von ca. acht Hunderstel Kubikzentimeter. 12) Eine Zugfeder besitzt eine Federkonstante von 10N/m. Bestimmen Sie die Verlängerung der Zugfeder unter den Belastungen von 2 N; 5 N und 8 N. Lösung: bzb Buchs 5 G. Lenherr Physik GSBMV 13) Beim Ausmessen einer Druckfeder wir diese mit 20N belastet und dabei eine Verkürzung von 12 cm festgestellt. Wie gross ist die Federkonstante der gemessenen Feder? Lösung: 14) Ein an einer Feder aufgehängter Körper mit der Masse m1 = 10 kg verlängert die Feder um 15 mm. Ein anderer Körper dessen Masse nicht bekannt ist verlängert die gleiche Feder nur um 12 mm. Wie schwer ist die unbekannte Masse? Lösung: 15) Eine Druckfeder wird unter der Belastung von F1 = 100 N um 10 mm verkürzt. Welche Belastung muss der Feder zusätzlich zugeführt werden, um eine Verkürzung von 28 mm zu erreichen? Lösung: 16) Beim Schliessen eines Stanzwerkzeuges muss die Kraft von 10 Druckfedern überwunden werden, welche zum Oeffnen des Werkzeuges benötigt werden. Jede Druckfeder besitzt eine Federkonstante von D = 80'000 N/m der Schliessweg beträgt 5mm. Welche Kraft muss die Stanzpressen aufbringen um das Werkzeug zu schliessen? Lösung: bzb Buchs 6 G. Lenherr
