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Name BE 1 2 1 2 2 2 2 1 Klasse 10a A 1. Schulaufgabe aus der Physik 23.01.2012 REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl RE REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl Aufgabe 1: Weltbilder Antworten Sie in ganzen Sätzen! a) Aristoteles vertrat die Idee einer zweigeteilten Welt: Vier vergängliche Elemente auf der einen und ein unvergängliches auf der anderen Seite. Nennen Sie diese fünf Elemente. b) In der Antike gab es schon die Vorstellung, die Erde hätte Kugelform. Nennen Sie zwei Argumente, die benutzt wurden um dies zu begründen. c) Erklären Sie den Ursprung des Wortes heliozentrisch. d) Nennen Sie zwei Vertreter des heliozentrischen Weltbildes und erklären Sie kurz warum seine Einführung schwierig war. e) Auf welcher Bahn bewegen sich die Planeten um die Sonne und wo genau steht dort die Sonne? f) Formulieren Sie einen Je-Desto-Zusammenhang zwischen der Umlaufdauer eines Planeten und seiner Entfernung von der Sonne. Nennen Sie den Namen eines Gesetzes, welches diesen Zusammenhang genauer beschreibt. g) Nennen Sie zwei Eigenschaften des Planeten Saturn. h) Die moderne Astrophysik beginnt mit der Spektralanalyse. Welche Informationen über einen Stern können aus seinem Spektrum gewonnen werden? Nennen Sie ein Beispiel. Aufgabe 2: Das Universalgenie Leonardo da Vinci (1452 - 1519) entwarf einige Kriegsmaschinen, unter anderem eine "Riesenarmbrust" (besser: Katapult). Die Flugbahn eines Pfeils aus dieser Armbrust ist in dem folgenden Diagramm dargestellt. (Es wird ohne Reibung gerechnet.) y in m 10 x in m O 2 2 2 2 2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 a) Lesen Sie aus dem Graph notwendige Werte ab und bestimmen Sie die Flugzeit des Pfeils. b) Wie groß ist die Horizontalgeschwindigkeit des Pfeils (in km/h)? c) In Wirklichkeit verliert der Pfeil durch die Luftreibung ständig Energie. Skizzieren Sie im gleichen Koordinatensystem, wie eine reale Flugbahn mit der gleichen Abschussgeschwindigkeit und dem gleichen Abschusswinkel aussehen könnte. Aufgabe 3: Wellen a) Moderne Computer kommunizieren über Funk (W-Lan) mit einer Frequenz von 2,4GHz 2,4 109 Hz bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit c 3,0 108 ms . Wie groß ist die Wellenlänge dieser Funkwellen? L1 b) Zwei Lautsprecher im Abstand von 3,0m erzeugen beide den gleichen Ton – eine reine Sinusschwingung mit einer Wellenlänge von 1,0m. Markieren Sie in der Skizze je einen Ort, an dem konstruktive und destruktive Interferenz auftritt. L2 5 28 c) Beschreiben Sie ein Experiment, wie man die Schallgeschwindigkeit mit Hilfe eines Lautsprechers, eines Mikrophons und eines Oszilloskops bestimmen kann. Viel Erfolg! Name BE 1 2 1 2 2 2 2 1 Klasse 10a B 1. Schulaufgabe aus der Physik 23.01.2012 REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl RE REIßl REIßl REIßl REIßl REIßl Aufgabe 1: Weltbilder Antworten Sie in kurzen ganzen Sätzen! a) Aristoteles vertrat die Idee einer zweigeteilten Welt: Vier vergängliche Elemente auf der einen und ein unvergängliches auf der anderen Seite. Nennen Sie diese fünf Elemente. b) In der Antike gab es schon die Vorstellung, die Erde hätte Kugelform. Nennen Sie zwei Argumente, die benutzt wurden um dies zu begründen. c) Erklären Sie den Ursprung des Wortes heliozentrisch. d) Nennen Sie zwei Vertreter des heliozentrischen Weltbildes und erklären Sie kurz warum seine Einführung schwierig war. e) Auf welcher Bahn bewegen sich die Planeten um die Sonne und wo genau steht dort die Sonne? f) Formulieren Sie einen Je-Desto-Zusammenhang zwischen der Umlaufdauer eines Planeten und seiner Entfernung von der Sonne. Nennen Sie den Namen eines Gesetzes, welches diesen Zusammenhang genauer beschreibt. g) Nennen Sie zwei Eigenschaften des Planeten Saturn. h) Die moderne Astrophysik beginnt mit der Spektralanalyse. Welche Informationen über einen Stern können aus seinem Spektrum gewonnen werden? Nennen Sie ein Beispiel. Aufgabe 2: Das Universalgenie Leonardo da Vinci (1452 - 1519) entwarf einige Kriegsmaschinen, unter anderem eine "Riesenarmbrust" (besser: Katapult). Die Flugbahn eines Pfeils aus dieser Armbrust ist in dem folgenden Diagramm dargestellt. (Es wird ohne Reibung gerechnet.) y in m 10 x in m O 2 2 2 2 2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 a) Lesen Sie aus dem Graph notwendige Werte ab und bestimmen Sie die Flugzeit des Pfeils. b) Wie groß ist die Horizontalgeschwindigkeit des Pfeils (in km/h)? c) In Wirklichkeit verliert der Pfeil durch die Luftreibung ständig Energie. Skizzieren Sie im gleichen Koordinatensystem, wie eine reale Flugbahn mit der gleichen Abschussgeschwindigkeit und dem gleichen Abschusswinkel aussehen könnte. Aufgabe 3: Wellen a) Moderne Computer kommunizieren über Funk (W-Lan) mit einer Frequenz von 5,6GHz 5,6 109 Hz bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit c 3,0 108 ms . Wie groß ist die Wellenlänge dieser Funkwellen? L1 b) Zwei Lautsprecher im Abstand von 3,0m erzeugen beide den gleichen Ton – eine reine Sinusschwingung mit einer Wellenlänge von 2,0m. Markieren Sie in der Skizze je einen Ort, an dem konstruktive und destruktive Interferenz auftritt. L2 5 28 c) Beschreiben Sie ein Experiment, wie man die Schallgeschwindigkeit mit Hilfe eines Lautsprechers, eines Mikrophons und eines Oszilloskops bestimmen kann. Viel Erfolg! Musterlösung Gruppe A: Aufgabe 1a) Auf der einen Seite stehen die vier vergänglichen Elemente Erde, Luft, Feuer, Wasser und auf der anderen Seite das unvergängliche Weltall. b) Die Erde wirft einen runden Schatten bei einer Mondfinsternis; Beim Segeln sind stets zuerst die Berggipfel auf; Bei anderen Breitengraden sind andere Sterne sichtbar. c) Das Wort heliozentrisch lässt sich vom griechischen (helios = Sonne) (kentros = Mitte) d) Nikolaus Kopernikus, Galileo Galilei und Johannes Kepler vertraten das heliozentrische Weltbild gegen den Widerstand der katholischen Kirche, die das geozentrische Weltbild in der Bibel begründet sah. e) Laut Kepler bewegen sich die Planeten auf Ellipsenbahnen, bei der die Sonne in einem Brennpunkt steht. f) Je größer der Abstand eines Planeten von der Sonne ist, desto größer ist seine Umlaufdauer (3. Kepler-Gesetz) g) Der Saturn ist ein Gasplanet, ist der zweitschwerste Planet des Sonnensystems, hat ein Ringsystem und viele Monde. h) Die Spektralanalyse gibt Auskunft über die Zusammensetzung der Sternatmosphäre, seine Bewegung relativ zur Erde, seine Größe/Masse Aufgabe 2a) y 12 gt 2 t 2 9m 2y 1,355s g 9,8 sm2 b) vx x 100m 36,9 ms 133 kmh t 2,7s c) y in m tges 2 t 2,7s 10 x in m O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Die reale Flugkurve liegt vollständig unterhalb der idealen. Außerdem ist sie nicht symmetrisch, weil der Pfeil ständig Energie verliert. c 3,0 108 ms Aufgabe 3a) c f 0,125m 12,5cm f 2,4 109 Hz L1 b) Der Gangunterschied muss für konstruktive Interferenz ein ganzzahliges Vielfaches von sein, z.B. Null. Für destruktive Interferenz muss er ein halbzahliges X k. I. Vielfaches von sein, z.B. 0,5 0,5m X d. I. c) Das Oszilloskop zeigt zwei gemessene Kurven. Die eine ist die Welle des Tons, die direkt am Oszilloskop gemessen wird, die andere ist die Welle des Tones, der am Mikrophon ankommt. Durch Ablesen kann die Periodendauer T und damit die FreL2 quenz f bestimmt werden, wenn es sich um eine reine Sinusschwingung handelt. Anschließend verschiebt man das Mikrophon so, dass die beiden Wellen gleichphasig laufen und misst den Abstand von Mikro zu Lautsprecher. Dies geschieht erneut, bis die Wellen wieder synchron sind. Die Differenz der Abstände ist die Wellenlänge . Aus der Formel v f lässt sich nun die Geschwindigkeit berechnen.
