〈 1. Stufe 〉 Klassenstufe 6 Die Sächsische Physikolympiade wird für
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h 1. Stufe i Klassenstufe 6 Die Sächsische Physikolympiade wird für die Klassenstufen 6 als zweistufiger Wettbewerb durchgeführt. Alle Schüler der sächsischen Gymnasien sind aufgerufen, sich an der 1. Stufe zu beteiligen! Knobelt, rechnet und experimentiert zu Hause und gebt eure Lösungen bis spätestens 15. November 2010 bei eurem Physiklehrer ab! Jeder Teilnehmer erhält eine Urkunde. Die besten Schüler aus deiner Region erhalten die Chance, zur 2. Stufe am 9. März 2010 noch einmal Wissen und Geschick unter Beweis zu stellen. Viel Spaß und Erfolg wünschen euch die Organisatoren vom Verein zur Förderung der Sächsischen ” Physikolympiade e.V.“ – und natürlich ... ... euer Physli! Hinweis: Die Lösungen müssen in jedem Falle vollständig begründet werden! Ein Antwortsatz allein genügt nicht! Die Aneignung über den Schulstoff hinausgehenden Wissens aus Büchern, Internet, etc. ist ausdrücklich erwünscht. Gleichzeitig gilt der Grundsatz ehrlicher wissenschaftlicher Arbeit; d.h. die eigentliche Aufgabenlösung ist von jedem Teilnehmer selbständig zu finden und zu formulieren. Benutzte Quellen sind anzugeben! Aufgabe 120611 Physli läuft mit einer Geschwindigkeit von 5,4 km/h einen 8,1 km langen Feldweg entlang. Er muss eine Brücke nutzen und dazu ein Feld der Breite 2,7 km überqueren (siehe Abb. 1). Auf dem Feld erreicht Physli eine Geschwindigkeit von nur 3,6 km/h. Abb. 1: Maßstäbliche Skizze a) Berechne die Zeitdauer bis zur Brücke, wenn Physli zunächst den kompletten Feldweg und anschließend auf kürzestem Weg über das Feld läuft! b) Gib an, wieviel Zeit Physli benötigt, wenn er sofort den Feldweg verlässt und das Feld diagonal durchwandert! c) Physli möchte nun zunächst eine Strecke x den Feldweg benutzen und anschließend schräg über das Feld (y ) laufen. Gib eine Wertetabelle an und stelle die Gesamtzeit t bis zur Brücke in Abhängigkeit von der Strecke x für 0 ≤ x ≤ 8,1 km in einem Diagramm grafisch dar! d) Kennzeichne im Diagramm den Wert für x, der die kürzeste Gesamtzeit bis zur Brücke ergibt! Aufgabe 120612 a) Ermittle die Massen m1 bis m7 so, dass alle Querstäbe der Unruhe in Abb. 2 im Gleichgewicht sind! Alle verwendbaren Massen-Werte sollen natürliche Zahlen sein. Die Massen der Aufhängestäbe sind vernachlässigbar klein. b) Gib die kleinstmögliche Gesamtmasse dieser Unruhe an. so dass keine gebrochenzahligen Massenwerte auftreten! Begründe! c) Kreiere eine ebensolche Unruhe (mit ganzzahligen Massenwerten) mit insgesamt 6 Massen, bei denen ebenfalls alle Stäbe im Gleichgewicht sind! Trage dazu an das Bild Längen der Aufhängungen und die angehängten Massen an! Abb. 2: Unruhe Aufgabe 120613 Du sollst Untersuchungen an einer Lochkamera durchführen. Baue dir dazu eine Lochkamera nach folgender Anleitung. Du brauchst dazu 2 Papprollen (z.B. Küchenrolle, Toilettenpapier), etwas Pappe und Transparentpapier. Fertige Scheiben aus Pappe und Transparentpapier mit Klebefalz und klebe sie an die Stirnseite der Rollen (siehe Abb. 3). Abb. 3: Lochkamera Führe nun mit der Lochkamera folgende Experimente durch. a) Visiere von hinten durch das Loch einen möglichst hellen Gegenstand an (z.B. im Freien)! Verschiebe den inneren Zylinder solange, bis du auf dem Transparentpapier ein deutliches Bild erkennst! Vergleiche das Bild mit dem originalen Gegenstand! b) Beschreibe, was passiert, wenn du den inneren Zylinder nach hinten verschiebst! Erkläre mit Hilfe geeigneter Skizzen die Veränderung des Bildes! c) Schneide dir nun einen Pappstreifen und bohre in diesen unterschiedlich große Löcher, die aber alle kleiner als die Blendenöffnung in der Pappe sind. Halte diese der Reihe nach vor die Blendenöffnung deiner Lochkamera! Formuliere Zusammenhänge zwischen der Lochgröße und den Bildeigenschaften! Erläutere die Ursachen! Gib die Lochkamera zusammen mit deinen Lösungen bei deinem Lehrer ab!
