Probeklausur

Aufgabe 1:
Eine beidseitig geschlossene Orgelpfeife sei 4 m lang und mit Xenon gefüllt.
Was ist die Frequenz f der niedrigsten Schwingungsmode?
(Schallgeschwindigkeit in Xenon 176 m/s).
A.
B.
C.
D.
E.
f = 44 Hz
f = 11 Hz
f = 176 Hz
f = 22 Hz
f = 704 Hz
Aufgabe 2:
Ein Ball wird von einem Turm mit 20 m Höhe fallen gelassen (ist also anfänglich in Ruhe).
Nach welcher Zeit kommt er auf dem Boden auf?
(es wirkt die normale Schwerebeschleunigung g)
A.
B.
C.
D.
E.
t=2s
t=4s
t = 0.2 s
t = 10 s
t=1s
Aufgabe 3:
Wenn bei einem See oberhalb der Wasseroberfläche ein Luftdruck von 105 Pa (1 bar) herrscht,
wie groß ist dann der Druck in 30 m Tiefe (30 m unterhalb der Oberfläche)?
Die Dichte von Wasser ist 1 g/cm3.
A.
B.
C.
D.
E.
p = 2.94 105 Pa
p = 3.94 105 Pa
p = 294 Pa
p = 4.94 103 Pa
p = 1.94 102 Pa
Aufgabe 4:
An einer Feder mit Federkonstante D=1000 N/m wird eine Masse von 1.4 kg angehängt. Um
welche Distanz wird die Feder dadurch gedehnt? (es wirkt die normale
Schwerebeschleunigung g).
A.
B.
C.
D.
E.
x = 0.14 cm
x = 1.4 cm
x = 2.8 m
x = 2.8 cm
x = 72.8 cm
Aufgabe 5:
Auf der Erdoberfläche wird eine Metallkugel mit einer Geschwindigkeit von 50 m/s unter
einem Winkel von 45 Grad nach oben geschossen; welche Geschwindigkeit hat sie an dem
höchsten Punkt der Flugbahn? (mit Geschwindigkeit ist jeweils der Betrag des
Geschwindigkeitsvektors gemeint; Reibung ist vernachlässigt).
A.
B.
C.
D.
E.
50 m/s
0 m/s
-50 m/s
25 m/s
35.4 m/s
Aufgabe 6:
Ein Automotor erzeuge bei Vollgas eine Leistung von 50 kW. Wenn das Auto 1500 kg wiegt,
wie lange dauert es dann, bis das Auto einen 1000 m hohen Berg hinaufgefahren ist?
(Reibungseffekte vernachlässigt, d.h. die gesamte Leistung des Motors wird für die Hubarbeit
eingesetzt).
A.
B.
C.
D.
E.
t = 30 s
t = 300000s
t = 294 s
t = 1470 s
t = 38.7 s
Aufgabe 7:
Auf dem Mond (gM = 1.6 m/s2) sei ein Wagen mit Masse m1 =10 kg über eine Umlenkrolle
mit einer hängenden Masse m2 = 5 kg verbunden. Wenn der Wagen losgelassen wird, mit
welcher Beschleunigung beschleunigt er?
A.
B.
C.
D.
E.
a = 3.2 m/s2
a = 1.6 m/s2
a = 9.81 m/s2
a = 1.06 m/s2
a = 0.53 m/s2
Aufgabe 8:
Wie groß ist die kinetische Energie eines Autos mit einer Masse von 2000 kg bei einer
Geschwindigkeit von 100 km/h ? (Achtung, Einheiten!)
A.
B.
C.
D.
E.
Ekin = 10 MJ
Ekin = 1.54 MJ
Ekin = 20 MJ
Ekin = 772 kJ
Ekin = 22.5 kJ
Aufgabe 9:
Welche der folgenden Formeln für die z-Komponente des Orts eines Massenpunkts beschreibt
korrekt eine freien Fall?
A.
B.
C.
D.
E.
z (t )  vz  gt
1
z (t )  z0  vz t  gt 2
2
1 2 1 3
z (t )  vz t  gt
2
3
1
z (t )  ( z0  vz  g )t 2
2
z (t )  z0  vz t  gt 2
Aufgabe 10:
An einem waagerechten Türgriff mit einer Länge von 15 cm wird am Griffende ein Gewicht
mit einer Masse von 1.5 kg angehängt (also im Abstand von 15 cm zur Drehachse). Wie groß
ist das dadurch auf den Griff wirkende Drehmoment? (es wirkt die normale
Schwerebeschleunigung g).
A.
B.
C.
D.
E.
T = 0.225 Nm
T = 15 Nm
T = 0.038 Nm
T = 100 Nm
T = 2.2 Nm
Aufgabe 11:
Eine Schneeball mit einer Masse von 100 g trifft mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s auf
einen Schlitten mit einer Masse von 10 kg, der reibungsfrei auf einer Eisfläche steht. Wenn
der Schneeball an dem Schlitten hängen bleibt, wie schnell bewegen sich dann beide?
A.
B.
C.
D.
E.
v = -5 m/s
v = -10 m/s
v = 0.2 m/s
v = 5 m/s
v = 0 m/s
Aufgabe 12:
Wie schnell muss ein Wagen in einem Looping mit 8 m Durchmesser am höchsten Punkt sein,
damit er gerade nicht herunterfällt? (es wirkt die normale Schwerebeschleunigung g).
A.
B.
C.
D.
E.
v = 8.9 m/s
v = 6.3 m/s
v = 12.5 m/s
v = 4.4 m/s
v = 1.3 m/s
Aufgabe 13:
Mit welcher Kraft zieht eine Eisenkugel mit einem Volumen von 100 cm3, die unter Wasser an
einem Draht aufgehängt ist, an diesem Draht? (die Dichte von Wasser ist 1 g/cm3, die von
Eisen 7.9 g/cm3)
A.
B.
C.
D.
E.
F = 7.7 N
F = 6.8 N
F = 0.98 N
F = 790 N
F = 100 N
Aufgabe 14:
Ein Kind mit einer Masse von 20 kg sitze auf einer Wippe in einer Entfernung von 2 m zum
Drehpunkt der Wippe. In welcher Entfernung zum Drehpunkt muss sich ein anderes Kind mit
30 kg Masse auf die andere Seite der Wippe setzen, damit Gleichgewicht herrscht? (denken
Sie an die herrschenden Drehmomente)
A.
B.
C.
D.
E.
1m
2m
3m
1.33 m
2.66 m
Aufgabe 15:
Zwischen zwei parallelen Drähten mit einer Länge von je 10 cm und einem Abstand von 1 cm
ist (über die ganze Länge) eine Seifenhaut gespannt. Diese versucht, ihre Oberfläche zu
verkleinern, was zu einer Kraft auf die Drähte führt. Wenn die Oberflächenspannung der
Seifenhaut σ=0.05 N/m ist, wie groß ist dann die Kraft auf jeden der Drähte?
A.
B.
C.
D.
E.
0.005 N
0.01 N
0.1 N
0.05 N
1N
Aufgabe 16:
Welche der folgenden Ortskurven beschreibt die Bewegung eines Punkts auf der Lauffläche
eines rollenden Reifens korrekt?
𝑥(𝑡)
𝑦(𝑡)
Die Ortskurve ist
𝑟⃗(𝑡) = (
)
𝑧(𝑡)
mit den Komponenten
𝑟
𝑟
A. 𝑥(𝑡) = 𝑟cos(𝜔𝑡) + 2 𝜔𝑡; 𝑦(𝑡) = 0; 𝑧(𝑡) = −𝑟sin(𝜔𝑡) + 2 𝜔𝑡
B. 𝑥(𝑡) = 𝑟sin(𝜔𝑡) + 𝑟𝜔𝑡; 𝑦(𝑡) = 0; 𝑧(𝑡) = −𝑟sin(𝜔𝑡) + 𝑟
C. 𝑥(𝑡) = 𝑟cos(𝜔𝑡) + 𝑟𝜔𝑡; 𝑦(𝑡) = 0; 𝑧(𝑡) = −𝑟sin(𝜔𝑡) + 𝑟𝜔𝑡
D. 𝑥(𝑡) = 𝑟cos(𝜔𝑡); 𝑦(𝑡) = 0; 𝑧(𝑡) = −𝑟sin(𝜔𝑡) + 𝑟
E. 𝑥(𝑡) = 𝑟cos(𝜔𝑡) + 𝑟𝜔𝑡; 𝑦(𝑡) = 0; 𝑧(𝑡) = −𝑟sin(𝜔𝑡) + 𝑟
Aufgabe 17:
Ein dünnwandiges gerades Rohr mit einem Durchmesser von 2 m und einer Masse von 50 kg
liege auf dem Boden. Rollt es, so bildet die Berührlinie mit dem Boden die momentane
Drehachse. Wie groß ist das Trägheitsmoment um diese Drehachse?
A.
B.
C.
D.
E.
100 kg m2
50 kg m2
20 kg m2
40 kg m2
25 kg m2
Aufgabe 18:
Ein Gewicht hängt an einem Stahldraht. Das gleiche Gewicht hängt an drei Stahldrähten mit
einem Drittel der Länge, aber mit dem gleichen Durchmesser (siehe Abbildung). Was ist das
Verhältnis der relativen Längenänderungen (Einfachdraht zu Dreifachdraht)?
A.
B.
C.
D.
E.
3:1
9:1
4:1
1,5:1
1:1
Aufgabe 19:
Wie steigt die Geschwindigkeit einer inkompressiblen strömenden Flüssigkeit an, wenn sich
der Durchmesser des durchströmten runden Rohrs von 10 cm auf 5 cm verengt?
A.
B.
C.
D.
E.
4x
2x
0.5 x
0.33 x
1x
Aufgabe 20:
Wir haben einen zentralen elastischen Stoß zwischen zwei Massen. Die zweite Masse ruht (m2
= 3kg), nur die erste Masse bewegt sich (v1 = 10 m/s, m1 = 1 kg). Was ist die Geschwindigkeit
der ersten Masse nach dem Stoß?
A.
B.
C.
D.
E.
-4 m/s
-5 m/s
3 m/s
2 m/s
10 m/s