Übung 3

Physik für Studierende der Zahnmedizin
Aufgaben_3: Woche vom 01.11.- 04.11.2016
21.
Eine Ultrazentrifuge rotiert mit 15 000 Umdrehungen pro Minute. Wie groß ist die
entsprechende Kreisfrequenz?
22.
Heparinisiertes Blut wird zur Zellfraktionierung zentrifugiert. Die dabei auf rote
Blutkörperchen wirkende Beschleunigung beträgt 400 × g. Welche der folgenden Aussagen
trifft zu?
(A)
Die Radialbeschleunigung beträgt etwa 4000 m · s-2.
(B)
Die Masse eines Erythrozyten nimmt um den Faktor 400 zu.
(C)
In einer Minute finden 400 Umdrehungen der Zentrifuge statt.
(D)
Die auf die Zelle wirkende Zentrifugalkraft beträgt 4000 N.
(E)
Es stellt sich ein Hämatokrit-Wert von 400 ein.
23.
Homogene kugelförmige Mikropartikel der Dichte 1,09 g · cm-3 werden in einer wässrigen
Lösung der Dichte 1050 kg · m-3 suspendiert und anschließend für mehrere Minuten
zentrifugiert. Welche Beobachtung trifft zu?
(A)
Alle Mikropartikel sammeln sich an der Oberfläche.
(B)
Die Partikel verklumpen, wobei der Klumpen in der Gefäßmitte schwebt.
(C)
Die zuvor klare Lösung wird nach der Zentrifugation trüb.
(D)
Die Mikropartikel bilden einen Bodensatz, darüber befindet sich eine klare Lösung.
(E)
Auch nach Zentrifugation sind die Partikel gleichmäßig über das ganze
Flüssigkeitsvolumen verteilt.
24.
Ein Kran hebt eine Last von 2000 N um 4 m in die Höhe und transportiert sie anschließend
5 m weit horizontal seitwärts. Um welchen Wert erhöht sich die potenzielle Energie der Last?
25.
Die Geschwindigkeit eines PKW betrage 100 km h-1. Durch Erhöhung der Geschwindigkeit
soll seine kinetische Energie verdoppelt werden. Auf das wie Vielfache muss die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht werden?
26.
Welche der folgenden Aussagen zum Impulserhaltungssatz treffen zu?
(1)
In einem abgeschlossenen System bleibt der Gesamtimpuls stets konstant
(2)
In einem abgeschlossenen System gilt der Impulserhaltungssatz nicht, wenn innerhalb
des Systems Reibungskräfte auftreten
(3)
Der Impulserhaltungssatz ist grundsätzlich nicht anwendbar, wenn neben
Translationsbewegungen auch Rotationsbewegungen auftreten
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
nur (1)
nur (2)
nur (3)
nur (1) und (3)
nur (2) und (3)
27.
Wann gilt für die ungedämpfte Schwingung eines Fadenpendels die Beziehung zwischen
kinetischer Energie Wkin und potentieller Energie Wpot:
Wkin + Wpot = const. ?
(A)
nur in den Umkehrpunkten
(B)
nur im Durchgang durch die Ruhelage
(C)
nur im Moment des halben Vollausschlages
(D)
immer
(E)
nie
28.
An einem Körper greifen zwei Kräfte F1 = 50 N
und F2 = 50 N in den Punkten P1 und P2 an. Die
beiden Angriffspunkte haben den Abstand
r = 52 cm und die beiden Wirkungslinien der
Kräfte den Abstand l = 40 cm voneinander.
Welchen Wert hat das wirkende Drehmoment?
29.
An einem drehbarem Balkensystem
greifen drei Kräfte an (siehe Skizze):
F1 = 200 N; F3 = 400 N. Die Kräfte F1
und F3 greifen unter einem rechten
Winkel an. Wie groß muss die unter
einem Winkel von 30º wirkende Kraft
F2 sein, damit sich das System im
Gleichgewicht befindet?
30.
Bei einem einfachen Modell des menschlichen
Arms greift der Bizeps am Unterarm unter einem
Winkel von 80º an (siehe Skizze). Welche Kraft
muss er aufbringen, um eine Last von 200 N
halten zu können?
(A)
1773 N
(B)
1828 N
(C)
1970 N
(D)
2000 N
(E)
> 2000 N
Lösungen_2:
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
(B)
(E)
(C)
a) mit a = v / t folgt a = 0,25 m s-2
b) mit F = m · a folgt F = 250 N
aus F = m · a und a = v / t folgt t = 14 s
aus Fs = FA folgt ρH VH g = ρFl 0,6 VH g; ρH = 660 kg m-3
aus dem Kräftegleichgewicht für die Sedimentation folgt η = (2 r2 g (ρst - ρFl) ) / (9 v) und
schließlich η = 0.845 Pas
aus ar = ω2 r und ω = 2π T-1 folgt ar = 0,034 m s-2
2π min-1
(A)