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Berufliche Oberschule Augsburg
Staatliche Fachoberschule und Berufsoberschule
Stand: 01.05.2015
2. Schulaufgabe aus der Physik
Arbeitszeit: 55 Minuten
1.
Eine Kugel hängt an einem Faden an der Decke. Unten ist an der Kugel mit dem gleichen
Faden ein Griff befestigt. Wo reißt der Faden, wenn ruckartig am Griff gezogen wird.
Begründen Sie kurz Ihre Antwort und formulieren Sie das dabei verwendete physikalische
Gesetz.
(3)
2.0
Kinder haben am Boden eine Spielzeugbahn aufgebaut. (vgl. Skizze) Die Autos sind
antriebslos und werden von einer Feder im Punkt A auf die Geschwindigkeit vA
beschleunigt. Sie fahren die Rampe hinauf und verlassen im Punkt C die Bahn in
waagrechter Richtung mit der Geschwindigkeit vC = 3,9 m
s . Die Rampe ist auf der Strecke
AB mit Filz ausgelegt, sodass dort eine Reibung mit   0,31 wirkt. Auf den anderen
Teilstücken wird die Reibungskraft vernachlässigt.
B
AB  1,60 m
C
CD  40 cm
D
A
2.1
Berechnen
(6)
Sie die Geschwindigkeit vA.
2.2
Geben Sie an, welche Bahnkurve das Auto beschreibt und berechnen Sie in welchem
Abstand vom Punkt D das Auto auf dem Boden auftrifft.
(4)
3.
Um die Zentralkraft bei einer horizontalen Kreisbewegung zu messen, ist auf einem Tisch
eine Kugel an einer Schnur befestigt. Das andere Ende der Schnur ist über einen
Kraftmesser an einem festen Punkt M befestigt. Der Abstand r von der Kugel zum Punkt
M wird zu Beginn des Versuchs eingestellt. (Vgl. Skizze)

v
M
Die Kugel wird durch einen Schussapparat auf die Geschwindigkeit v senkrecht zur
gespannten Schnur gebracht. Die Reibung und die Eigenrotation der Kugel werden
vernachlässigt. Die Kraft in Abhängigkeit des Radius ist in folgender Tabelle
wiedergegeben.
3.1
r in cm
30
50
70
90
F in N
42
25
18
14
Welche Voraussetzung muss der Kraftmesser erfüllen, damit die Kraft F in Abhängigkeit
des Radius bestimmt werden kann. Kurze Begründung.
(2)
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Straßenbahn
Linie 3 (Fachoberschule)
3.2
Ermitteln Sie die Abhängigkeit der Zentralkraft F vom Radius r durch graphische
Auswertung der Messreihe mit folgendem Maßstab: 0,5 m 1  1 cm ; 5 N  1 cm
(5)
3.3
Geben Sie das Ergebnis von 3.2 in Form einer Gleichung an, und bestimmen Sie die
Proportionalitätskonstante k aus dem Diagramm. Berechnen Sie damit die
Geschwindigkeit der Kugel, wenn deren Masse 500 g beträgt.
(5)
4
Eine Lokomotive durchfährt eine Kurve mit 500 Meter Radius mit der Geschwindigkeit 80
km
h . Berechnen Sie den idealen Winkel der Kurvenüberhöhung. Die Lokomotive
durchfährt die Kurve nun schneller. Stellen Sie in einem Kräftediagramm qualitativ dar wie
nun die Schienen durch die Lokomotive belastet werden.
(6)
Viel Erfolg! En