PHYSIK GRUNDWISSEN 8
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PHYSIK: GRUNDWISSEN 9. KLASSE GRÖSSE Temperatur Temperaturdifferenz Absolute Temperatur T FORMEL EINHEIT [] = 1 °C (Grad Celsius) [] = 1 K (Kelvin) [T] = 1 K T 273 K C pV const. T p1 V1 p 2 V2 T1 T2 Zustandsgleichung idealer Gase p: Druck V: Volumen T: absolute Temperatur p = const.: V / T = const. (Gay-Lussac) T = const.: p . V = const. (Boyle-Mariotte) H Reibung Schiefe Ebene FH (Haftzahl) FN F R R (Reibungszahl) FN FH FN h FH h FG l FN b FG l b 1 . D . s² 2 FG . h = m . 1 . m . v² 2 1 . D . s² 2 WSp = Energie E ESp = : keine FN : Normalkraf t FH : Hangabtriebskraft FG : Gewichtskr aft W = F . s, wenn F = const. und F s WH = FG . h = m . g . h (Hubarbeit) WBeschl = 12 . m . v² (Beschleunigungsarbeit) Epot = Ekin = H , R (Ähnliche Dreiecke!) l FG Arbeit W FH: Haftkraft FR: Reibungskraft FN: Normalkraft, wirkt stets senkrecht zur Unterlage (Spannarbeit) g.h [W] = 1 J (Joule) 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 J = 1 kg2m 2 s (potentielle Energie) (kinetische Energie) [ E] = 1 J (Spannenergie) W t W P = Nutz Nutz Wgesamt Pgesamt Leistung P P [P] = 1 Wirkungsgrad [ ] : keine Bsp: cWasser = 4,2 J / (g . K) Innere Energieänderung Ei Ei = c . m . Änderung des Aggregatzustands) Spezifische Wärmekapazität c (ohne (c abhängig vom Material) E Schmelzenergie Es s= s Bsp: sEis = 335 J/g m Spezifische Schmelzenergie s E Verdampfungsenergie Ev r= v Bsp: rWasser = 2,26 kJ/g m Spez. Verdampfungsenergie r Heizwert H Linsengleichungen Reflexionsgesetz E m B b G g 1 1 1 f g b H= = = 1 W (Watt) [Ei] = 1 J [c] = 1 g JK [s] = 1 J g [r] = 1 J g E: bei Verbrennung abgegebene Energie B: Bildgröße b: Bildweite G: Gegenstandsgröße g: Gegenstandsweite f : Brennweite : Einfallswinkel, zum Lot gemessen : Ausfallswinkel, zum Lot gemessen J s Musteraufgaben 1. Zur Zustandsgleichung idealer Gase: Ein Wetterballon mit Helium-Füllung steigt bei dem Luftdruck 1012 hPa vom Boden bei 17° C auf. In einer bestimmten Höhe beträgt der Luftdruck nur noch 760 mbar und die Temperatur -3,0° C. Wie haben sich Druck und Volumen der Gasfüllung prozentual verändert, wenn im Inneren des Ballons stets der gleiche Druck wie außen herrscht? Hat das Volumen zu- oder abgenommen? Lösung : p 2 p1 760 1012 0,25 25% Druckabnahme p1 1012 p 2V2 p1V1 pT V V p T 1012 270 ; V2 1 2 V1 ; 2 1 1 2 1 1 0,24 24% Volumenzunahme T2 T1 p 2T1 V1 p 2T1 760 290 2. Zu Reibung, schiefe Ebene, Energie: Im Winter löst sich auf einem unter 45° geneigten Hausdach in 14 m Höhe eine Dachlawine und rutscht bei einer Reibungszahl von 0,50 bis zum Rand des Daches und stürzt von dort 6,0 m in die Tiefe. Mit welcher Geschwindigkeit in der Einheit km/h trifft der Schnee am Boden auf? Lösung : E kin E pot W R ; v 3. 2 g h R h 1 m v² m g h R FN l ; 2 2 9,81 m g 1 m v² m g h R h 2 ; 2 2 N 14 m 0,50 8,0m 14 m 50 km kg s h h’ l h Zu Wirkungsgrad, Innere Energieänderung, spezifische Schmelzenergie: Ein in Not geratener Bergsteiger besitzt einen Campingkocher mit einer Brennstoffreserve, die beim Verbrennen 1,6 MJ Energie an die Umgebung abgibt. Wieviel Liter Schnee der Dichte 0,50 g/cm³ und der Temperatur 0,0° C kann er damit zu wieviel Liter 83° C heißem Teewasser erhitzen, wenn sein Kocher einen Wirkungsgrad von 30% besitzt? Lösung : E s Eis m Schnee cWasser mWasser ; V Schnee E ) Schnee( s Eis cWasser ) E s Eis Schnee V Schnee cWasser Schnee V Schnee 0,30 1,6 10 6 J 1400 cm³ 1,4 l ( ergibt 0,70 l Tee ) g J J 0,50 335 4,2 83 K cm³ g gK 4. Zur Linsengleichung: Für einen Diavortrag stehen eine 2,1 m breite und 1,5 m hohe Leinwand sowie ein Projektor für Dias im Kleinbildformat 24 mm 35 mm mit der Objektivbrennweite von 85 mm zur Verfügung. In welchem Abstand von der Leinwand ist bei optimaler Ausnützung der Projektionsfläche der Diaprojektor aufzustellen? Lösung : 1 B 1 1 ; f G b b b B 1 B 1 ; g G g G b 1500 mm b 0 ,085 m 1 3,7 m 35 mm 1 1 1 f g b 1 1 B 1 ; f b G B b f 1 ; G
