1. Kontrolle Physik LK 11 16.8.2010 1. Erklären Sie die

1. Kontrolle Physik LK 11
16.8.2010
1. Erklären Sie die Begriffe mechanische Arbeit und Energie. (2)
2. Ein Körper soll mit einer konstanten Geschwindigkeit gehoben werden. Begründen Sie, dass die
nach oben wirkende Kraft genau der Gewichtskraft des Körpers entsprechen muss. (2)
3. Ein Hubschrauber hat eine Masse von 5,6 t und fliegt in 250 m Höhe mit 180 km/h.
a) Vergleichen Sie seine potenzielle und kinetische Energie miteinander. (4)
b) Geben Sie eine Kombination von Höhe und Geschwindigkeit an, bei der die beiden Arten
mechanischer Energie gleich groß sind. (2)
Lösungen
1. mechanische Arbeit: ein Körper wird durch eine Kraft bewegt oder verformt.
Energie: Die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten
2. Wenn ein Körper mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden soll, muss die Summe aller auf
ihn wirkenden Kräfte Null sein. (Trägheitsgesetz)
Auf jeden Körper wirkt immer die Gewichtskraft. Damit er kräftefrei wird, muss die nach oben
wirkende Kraft genau so groß sein wie die nach unten ziehende Gewichtskraft.
Würde die Kraft etwas größer als die Gewichtskraft sein, wird es eine beschleunigte Bewegung.
3.
a)
geg.:
m = 5 600kg
h = 250m
km
m
v = 180
= 50
h
s
Lösung:
ges.:
Epot ,Ekin
Die einzelnen Energien müssen berechnet werden:
Epot = m ⋅ g ⋅ h
Epot = 5600kg ⋅ 9,81
m
⋅ 250m
s2
Epot = 13,7MJ
Ekin =
m 2
⋅v
2
5600kg 
m
⋅  50 
2
s

Ekin = 7MJ
2
Ekin =
Antwort:
Die potenzielle Energie ist etwa doppelt so groß wie die kinetische Energie.
b) Man kann z.B. die Höhe berechnen, in der die potenzielle Energie so groß wie die kinetische
Energie ist. Dazu müssen beide Energien gleich gesetzt werden.
Epot = Ekin
m⋅ g⋅ h =
m 2
⋅v
2
und nach der Höhe umgestellt werden:
h=
m
⋅ v2
2⋅ g⋅ m
h=
v2
2⋅ g
2
m

 50 s 

h= 
m
2 ⋅ 9,81 2
s
h = 127,4m
Der Hubschrauber muss also auf etwa die Hälfte seiner ursprünglichen Höhe gehen.