KLAUSUR MECHANIK UND WÄRMELEHRE 95/01/30 Name

KLAUSUR MECHANIK UND WÄRMELEHRE
95/01/30
Name: ..........................................................
(Blockschrift)
Vorname:.....................................................
Fach:...........................................................
Anmerkungen:
Skripten, Bücher und sonstige Hilfsmittel, sofern sie nicht der Kommunikation dienen, dürfen verwendet
werden.
Bitte keine Kontakte mit dem Nachbarn !
In Klammern ist für jede Aufgabe die Punktezahl angegeben, am besten fängt man mit den leichten an und füllt
mit Bleistift aus, dann kann man es sich nocheinmal überlegen.
Es sind deutlich mehr Aufgaben gestellt, als für ein "sehr gut" richtig beantwortet werden müssen, dies soll
Ihnen eine gewisse Auswahl ermöglichen.
Nicht oder nicht eindeutig ausgefüllte Antworten müssen als falsch gewertet werden, also lieber irgendwas als
gar nichts hinschreiben.
☛ Bitte nicht vergessen, die Erklärung auf Seite 3 zu unterschreiben! (falls zutreffend ...)
und nun: Viel Erfolg!
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_1. Ein Auto mit m = 1.000 kg beschleunigt in 2,5 s von 60 auf 67,2 km/h, ein Radfahrer mit m= 100 kg
(inklusive Fahrrad) in der gleichen Zeit von 0 auf 7,2 km/h.
a) Wer hat die größere Beschleunigung?
ANTWORT:..................................................( 1 )
b) Wie groß ist die Beschleunigung des Radfahrers (in SI-Einheiten!)?
ANTWORT:..................................................( 1 )
c) Um welchen Faktor ist die Kraft F für die gegebene Beschleunigung beim Auto größer als beim Radfahrer?
ANTWORT:..................................................( 1 )
d) Ist die kinetische Energie eines zweiten Autos, das die halbe Masse, aber die doppelte Geschwindigkeit des
ersten Autos hat, kleiner, größer oder gleich im Vergleich zum ersten?
ANTWORT:..................................................( 1 )
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_2.a) Vergrößert man die an einer Feder hängende Masse mo um 60 g, so verdoppelt sich die
Schwingungsdauer. Wie groß war die ursprüngliche Masse mo ?
ANTWORT:..................................................( 2 )
b) Die zweite Amplitude einer gedämpften Schwingung beträgt nur noch 50% der ersten, wie groß ist dann die
dritte?
ANTWORT:..................................................( 1 )
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_
3. Eine Pendeluhr mit einem Gewicht benötigt pro Stunde 0.3 Joule. Wird das Gewicht um 60 cm hochgezogen,
dann läuft die Uhr 40 Stunden. Welche Masse hat das Gewicht?
ANTWORT:..................................................( 2 )
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_4. Aus einem Feuerwehrschlauch strömen 300 l Wasser pro Minute.
a) Welches ist die entsprechende Einheit zu l/min im SI - System?
ANTWORT:..................................................( 1 )
b) Wieviele solcher Einheiten sind dies im vorliegenden Fall?
ANTWORT:..................................................( 1 )
c) Wie groß ist die Geschwindigkeit v des austretenden Wassers, wenn die Düse einen Durchmesser von 2 cm
hat? (Achtung: d ≠ r ...)
ANTWORT:..................................................( 2 )
d) Welche Kraft ist erforderlich, um den Schlauch gegen die Rückstoßkraft des Wassers zu halten?
(actio=reactio und: f=dp/dt mit p=mv ...)
ANTWORT:..................................................( 3 )
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_5. Ein Obelisk von 700 t Masse wird auf einem Schlitten durch den Sand gezogen, der Reibungskoeffizient
beträgt dabei fr = 0.3. Jeder der ziehenden Ägypter übt eine Kraft F von 420 N aus.
a) Wieviele Ägypter sind erforderlich?
ANTWORT:..................................................( 1 )
b) Wenn jeder Arbeiter dabei eine Leistung von P = 150 Watt (≈ 1/5 PS) aufbringt, wie lange brauchen sie dann
für eine Transportstrecke von 500 m?
ANTWORT:..................................................( 2 )
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_6. Ein Fahrzeug mit der Masse m = 2 t wird von einem Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von J = 500
kg m2 angetrieben, das mit einer Frequenz von ν = 16 s -1 (≈ 50/π) rotiert. Welche Höhe kann das Fahrzeug auf
einer schiefen Ebene aus dem Stand (v = 0) erreichen, wenn die Reibung vernachlässigt wird?
ANTWORT:..................................................( 2 )
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_7. Eine Kapillare mit einem Durchmesser d = 0.6 mm (d=2r!!) wird in eine Flüssigkeit mit der Dichte ρ = 790
kg/m3 getaucht. Wie groß ist die Oberflächenspannung σ der Flüssigkeit, wenn diese bei voller Benetzung im
Röhrchen 19 mm hoch steigt?
ANTWORT:..................................................( 1 )
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_8 Ein Quader aus einem Material mit einer Dichte von ρ = 0,88.103 kg/m3 schwimmt in einer Salzlösung mit
einer Dichte von ρ = 1,1.103 kg/m3
Welcher Teil seines Volumens taucht ein?
ANTWORT:..................................................( 2 )
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_
9. Der Luftdruck der Atmosphäre beträgt in einer bestimmten Höhe h1 nur noch 80% des Wertes bei h = 0 m.
Wenn bei h = 0 m ein Luftdruck von 1000 hPa (1 hPa = 102 Pa) herrscht, wie groß ist er dann in einer Höhe von
2h1? (Isotherme Atmosphäre angenommen)
2
ANTWORT:..................................................( 1 )
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_10. a) Das Wasser eines Wasserfalls erwärmt sich beim Aufprall um 0.2 oC. Wie hoch ist der Wasserfall ?
(cH2O = 4.2 103 J kg-1 K-1)
Antwort ....................................( 2 )
b) Welche Wärmemenge entsteht in den Bremsen eines Güterzuges mit einer Masse m = 1.200 t, der aus einer
Geschwindigkeit von v =36 km/h zum Halten gebracht wird?
ANTWORT:..................................................( 1 )
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_11. a) Auf welche Temperatur muß ein Gas von 50 Grad Celsius gebracht werden, damit der Druck gleich
bleibt, obwohl sein Volumen verdoppelt wurde?
ANTWORT:..................................................( 1 )
b) Der niedrigste bisher erreichte Druck beträgt 10-17 Atm ( hier 1 Atm = 105 Pa angenommen) bei einer
Temperatur von T = 4 Kelvin.
Wieviele Teilchen befinden sich dabei noch in jedem cm3 ?
ANTWORT:..................................................( 2 )
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_12. Die Temperatur von 2 kmol Helium wird bei einer isobaren Expansion (p=const.) um 100 K höher.
(Spezifische Molwärme von He: Cv = 13 J mol-1 K-1, aber Achtung, Cv ≠ Cp !)
a) Welche Wärmemenge muß zugeführt werden?
ANTWORT:..................................................( 2 )
b) Um wieviel ändert sich die innere Energie U?
ANTWORT:..................................................( 1 )
c) Wie groß ist die Ausdehnungsarbeit?
ANTWORT:..................................................( 2 )
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ERKLÄRUNG
Hiermit erkläre ich, diese Prüfungsarbeit persönlich, selbständig und ohne fremde Hilfe durchgeführt zu haben.
Datum ................
Persönliche Unterschrift: ..........................................
3
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Falls Sie am Schluß noch Zeit und Lust haben: Wie schwer haben Sie diese Arbeit gefunden:
viel zu schwer
sehr schwer
gerade richtig
eher leicht
kinderleicht
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x
x
x
Folgende Aufgaben sollte man besser weglassen:
weil:
Sonstige Bemerkungen:
Danke.
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Die Ergebnisse werden voraussichtlich in einer Woche durch Anschlag im 2. Stock bekanntgegeben.
WSem94/95
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