( Eh – Ekin ) → Eh` Ekin - rkg

8. Jahrgangsstufe Physik, Lösungen zu den Aufgaben S. 31/32
80 m
∆v 3,6 s
m
a=
=
≈ 2,6
∆t
8,5s
s
1.
a:
b:
27 km
c:
38 min
2.
F = m*a ⇒ a =
3.
Eh=m*g*h, die Höhenenergie ist sowohl von h als auch von m abhängig
Jens hat eine kleinere Masse als sein Vater und hat deshalb bei größerer Höhe doch die
gleiche potentielle Energie ( Höhenenergie ).
4.
Beide gehen von unterschiedlichem Null – Niveau aus. Während Karin sich auf die Tischhöhe
bezieht – und damit von einem h=0m in der Formel ausgeht – spricht Michael von einem h =
0,8m und kommt deshalb auf einen Höhenenergie von 0,8J.
F 250000 N
N
kg * m m
=
≈ 3,1[ = 2
= ]
m 80000kg
kg s * kg s 2
Die Angabe einer Höhenenergie ist nur aussagekräftig in Bezug auf das gewählte Null-Niveau.
5.
a:
6,9 MJ
6.
a:
150 MJ = 0,15 GJ
c:
141 km/h = 39 m/s
7.
b:
1,6 MJ
b:
c: Deggendorf mit ca. 400 m über NN 6,6 MJ
sie wird vervierfacht
600 MJ = 0,60 GJ
Die kinetische Energie muss beim Aufprall in andere Energieformen ( hauptsächlich
Verformungsenergie – Knautschzone ) umgewandelt werden. Der LKW hat wegen seiner viel
höheren Masse und annähernd gleicher Geschwindigkeit ein viel höhere kinetische Energie.
Folge: Es tritt auch viel mehr Verformung auf – und das äußert sich meist „zerstörerisch“
8.
Ekin ~ v2 , d. h. bei einer Verdoppelung von v wird die Bewegungsenergie viermal so hoch.
Nachrechnen: E kin =
9.
m 2
v
2
'
E kin
=
m ' 2 m
m
(v ) = (2v) 2 = * 4 * v 2 = 4 * E kin
2
2
2
a:
Eh→ ( Eh – Ekin ) → Ekin → ( Eh – Ekin ) → Eh‘
b:
ohne Energieverluste gilt:
Eh = Eh‘ h‘ = 2,5 m
10.
ohne Energieverluste durch Reibung: vollständige Energieumwandlung d. h. h2
11.
a:
12.
3,5 m
13.
siehe 8: Anna hat sicher unrecht – aber auch Felix hat unrecht: erst bei einer vierfachen
Fallhöhe würde man die doppelte Geschwindigkeit erreichen
Ekin → ( Eh – Ekin ) → Eh
b:
60 J
Bei einer Verdoppelung der Fallhöhe steigt die Geschwindigkeit auf ca. 141 % ( Wurzel aus 2 )
14.
siehe 8, 13
a:
ist richtig
b:
ist richtig
c:
ist falsch – g ist für alle Objekte unabhängig von der Masse gleich ( ohne Luftreibung )
15.
5,1 m
16.
ESp =
17.
Vergleich der beiden Energien ergibt: E1 =
D 2
s = 0,80 J
2
E2 =
D
D
* (2cm) 2 = * 4cm 2
2
2
D
D
* (6cm) 2 = * 36cm 2
2
2
Folge: Die Energie verdreifacht sich
oder analog mit „direkter Proportionalität zu s2“
18.
0,24 m = 24 cm
19.
a:
Welche Energiemenge wird bei vollständiger Verbrennung ( Umwandlung durch
Zersetzung ) im Körper Freitag
b:
1000 m
20.
siehe 7.