a = = = 2,6 b - rkg

Lösungen zu Physik Buch S. 31
1
2
3
a:
a=
=
= 2,6
,
,
b:
=
⇒Δ =
c:
=
⇒ Δt =
(=
∗) ⇒a=
+
,
=
"
#
-
∗Δ =
=
∗ 20 ∗ 60 = 26700
,
= 2250 = 37,5 &'
,
∗. /
∗. 01
= 26,7
= 3,1
301∗,4
" ∗01
,
"
= 3,1 Epot = mgh d. h. g ist für beide gleich und m muss sich mit h so ausgleichen, dass beide
dieselbe potentielle Energie besitzen
.
hKind = 3 * hVater also mKind = mVater
4
Beide haben unterschiedliche Null-Niveaus für ihre Angabe der Höhenenergie gewählt –
deshalb besitzen ihren Angaben zum Becher unterschiedliche Werte.
Relevant sind aber lediglich Höhenunterschiede – also Differenzen:
beide erhalten dann genau denselben Wert als ∆Epot = Epot, Tisch – Epot, Boden
5
a:
b:
c:
Epot = mgh = 80 kg * 10 N/kg * 8848 m = 7,1 MJ
Epot = mgh = 80 kg * 10 N/kg * (8848m-6850 m) = 1,6 MJ
mit 330 m über Normal – Null
Epot = mgh = 80 kg * 10 N/kg * (8846m-320 m) = 6,8 MJ
6
a:
5678 =
b:
5678 =
c:
ausprobieren mit dem TR oder umstellen der Gleichung liefert
-
= 100
6
@
.
-
= 190 ∗ 10
: ;
-
= 190 ∗ 10
: ;
∗ √2 = 141
-
,
,
-
-
-
-
< ; < = 150=>
< ; < = 600=> = 4 ∗ 150=>
6
@
7
Die Masse des LKW ist wesentlich höher als die Masse eines PKW – und damit auch die
Bewegungsenergie bei gleicher Geschwindigkeit. Es muss also eine wesentlich höhere
Energiemenge bei einem Zusammenstoß in Verformungsenergie umgewandelt werden – der
Schaden ist wesentlich höher!
8
siehe 6: die kinetische Energie bei doppelter Geschwindigkeit ist viermal so hoch
9
a:
b:
DE
DHI
DK
5BC FG 5678 FJG 5678 FG 5BC
ohne Energieverluste durch Reibung, Verformung ( innere Energie – also Wärme! )
5BC
LM88
N
= 70 : ∗ 10 6O ∗ 2
Lösungen zu Physik Buch S. 32
= 1400P
⇒ 1400P
= 550P ∗ ℎ| ∗
⇒
= ℎ = 2,5
1400P
550P
N
= 55 : ∗ 10 6O ∗ ℎ = 5BC
1
550P
RMS 8TS78
10
Die Kugel kann ohne Energieverluste nur die Ausgangshöhe erreichen. Orientiert man sich
am Mittelpunkt ( Schwerpunkt ) der Kugel, so erhält man als Antwort: h2
11
a:
b:
12
DE
DK
5678 =
-
-
=
-
;
-
,
1 30
⇒ V
2 3,6
< = 5BC =
1 30
ℎ= V
2 3,6
13
DE
5 = 0> FG 5678 FG 5BC FG 5678
Epot = mgh = 0,5kg*10 N/kg * 12m = 60 Nm = 60 J
∗ 10
-
N
6O
.
∗ ℎ| ∗ P
1
∗ ℎ| ∗
P
:
10
:
:
:∗
>
P
W ∗
= 3,5
= 3,5 = 3,5
= 3,5
P
10P
P
P
W = 5BC = 10
Beide sind falsch – die richtige Antwort erhält man durch Auflösen nach v
2
5678 = 5BC ⇒
= :ℎ X∗ ⇒ - = 2:ℎX ~Z ⇒ = ±Z2:ℎ
2
d. h. bei Verdoppelung der Fallhöhe wird die Geschwindigkeit v mit √2 = 1,41 ….
multipliziert. Erst die Vervierfachung der Höhe liefert die doppelte Geschwindigkeit –
erst eine 16-mal so große Fallhöhe liefert die vierfache Endgeschwindigkeit.
14
a:
b:
c:
richtig: doppelte Fallhöhe liefert doppelte potentielle Energie und damit doppelte
kinetische (End-)Energie
richtig – Begründung siehe 13
falsch – Begründung siehe 13: die Endgeschwindigkeit enthält kein m, ist also von der
Masse unabhängig für alle Objekte bei gleicher Höhe gleich ( wenn die Reibung
vernachlässigt werden kann – also sicherlich nicht bei einem Blatt Papier oder Blatt
eines Baumes )
15
5678 = 5BC ⇒
16
5_B =
` -
= 20
17
5_B =
` -
=
` -
=
18
5_B =
`
-
.,
-
N
=
:ℎ ^∗
-
-
⇒
∗ 30,2 4- = 0,8P
∗ 32b 4- =
`
-
∗ 4b
-
.
= 2:ℎ^ ∗ -O ⇒ ℎ = -O =
;
,
-∗.
<
= 5
= 0,8>
k - k
k
= ∗ 36b 4- = ∗ 36b 2
2
2
d. h. die Spannenergie hat sich nicht verdreifacht, sondern verneunfacht !
cd efg:hf&bℎ:5_Bj =
l
m
-
∗ 34b 4- = 12Pb
⇒ℎ=
= 12 ∗ 0,01P
0,12>
P
0,05 : ∗ 9,81
:
= 0,24
= 0,12> = 5BC =
P
= 0,24 P
.
:ℎ| ∗ O@
19
a:
b:
20
Damit wird die Verbrennungsenergie angegeben: So viel Energie kann der Körper
durch den Verzehr und die anschließende Verdauung an Energie gewinnen.
5BC =
.
⇒
O
:ℎ = 490 >| ∗
no 6p
ℎ=
q l
rs
6O∗
6p
= 0,98 N = 980
N
N
= 980
Es werden gewaltige Massen in Bewegung gesetzt und diese Massen erreichen erstaunlich
hohe Geschwindigkeiten: Gerölllawinen bis zu 300 km/h, Schneelawinen immerhin auch bis
100 km/h
Lösungen zu Physik Buch S. 53
10
11
a:
W = ∆Ekin = 780 J
b:
W = F*s ⇒ ( =
a:
5678 =
b:
5678, =
-
-
D
=
t
n
p
= 17
N
.
< = 460000 : ∗
= 600 : ∗ ;
-
-
,
= 600 : ∗ ;
= 17P
,
-
< = 300000 : ∗
= 460 > = 0,46=>
= 300 > = 0,30=>
W = ∆Ekin = 0,16 MJ
12
Liegt die kinetische Energie auf einer Kuppe niedriger als die potentielle Energie dort, so
muss es beim Herunterfahren einen Punkt geben, an dem Ekin = Epot gilt, da die kinetische
Energie größer wird und die potentielle Energie bis auf 0 J abnimmt.
mögliche Werte:
h = 200 m mit Epot = mgh = 1200kg*10N/kg*200m = 2,4 MJ
v = 10 m/s mit Ekin =
dann gilt z. Bsp. auf
DE
= 600 : ∗ 100
= 0,06=>
h = 50m mit Epot = mgh = 1200kg*10N/kg*100m = 1,2 MJ
mit
13
-
-
v = 45 m/s mit Ekin = =
-
-
= 600 : ∗ 44-
= 1,2=>
DK
a:
5_B FG 5678 FG 5BC b:
Epot = 0,2 kg * 9,81 N/kg * 1,65 m = 3,2 J = ESp = -
` -
zu weiteren Fragen: - wie weit war die Feder gespannt, wenn D = …
oder – welche Federhärte besitzt die Feder, wenn sie mit s = … vorgespannt war
14
a:
G = 250 N + 15 N = 265 N
b:
nein, da die feste Rolle nicht hoch gehoben werden muss
ja, da an dieser Rolle zusätzlich Reibung auftritt
gar nicht, da eine feste Rolle nur die Richtung der Kraft, aber nicht den Betrag ändert
c:
.
da eine lose Rolle eingesetzt wird: (u = - vu also F = 130 N