Physik - ftb

GIBZ
Gewerblich-industrielles
Bildungszentrum ZUG
KON1/PME1/AU1
Für alle Berechungen: g = 10 m/s2; Luftwiderstand wird nicht berücksichtigt.
1)
Die Bohreinheit einer flexiblen Fertigungszelle hat zwischen Startpunkt und
Bohrposition folgenden Bewegungsablauf:
 Beschleunigung auf Eilgeschwindigkeit v = 0,2 m/s
 Weiterfahrt mit v = 0,2 m/s
 Verzögerung bis zum Stillstand
 Gesamtweg 180 mm
Wie gross ist die Gesamtzeit des Bewegungsauflaufes, wenn die
Beschleunigung und die Verzögerung mit a = 2,2 m/s2, bzw. a = - 2 m/s2
erfolgen? (3 Punkte)
a) mit Verzögerung a = - 2,2 m/s2
vt1 = v0 + a * t1 
t1 = (vt1 – v0) : a =0,2 m/s : 2,2 m/s2 = 0,091 s
s1 = (vt1 – v0) : 2 * t = 0,2 m/s : 2 * 0,091 s = 0,0091 m
vt3 = v0 + a * t3 
t1 = (vt3 – v0) : a =0,2 m/s : 2,2 m/s2 = 0,091 s
s3 = (vt1 – v0) : 2 * t = 0,2 m/s : 2 * 0,091 s = 0,0091 m
Reststrecke = 0,18 m – 2 * 0,0091 m = 0,1618 m
s=v*t
t = s : v =0,1618 m : 0,2 m/s = 0,809 s
Gesamtzeit:
0.091 s + 0,091 s + 0,809 s = 0,991 s
b) mit Verzögerung a = - 2,0 m/s2
vt1 = v0 + a * t1 
t1 = (vt1 – v0) : a =0,2 m/s : 2,2 m/s2 = 0,091 s
s1 = (vt1 – v0) : 2 * t = 0,2 m/s : 2 * 0,091 s = 0,0091 m
vt3 = v0 + a * t3 
t1 = (vt3 – v0) : a =0,2 m/s : 2,0 m/s2 = 0,1 s
s3 = (vt1 – v0) : 2 * t = 0,2 m/s : 2 * 0,1 s = 0,01 m
Reststrecke = 0,18 m – (0,0091 m + 0,01 m) = 0,1609 m
s=v*t
t = s : v =0,1609 m : 0,2 m/s = 0,8045 s
Gesamtzeit:
Klausur 2:
0.091 s + 0,1 s + 0,8045 s = 0,9955 s
Beschleunigung, freier, senkrechter Fall, zusammengesetzte Bewegung
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2.
Bei einem aktiven Fallversuch wird ein Behälter auf eine Höhe von 5 m
angehoben und anschliessend fallen gelassen.
Wie gross sind:
a) seine Geschwindigkeit beim Aufprall? (1 Punkt)
b) die Zeit bis zum Aufprall (1 Punkt)
b)
a)
3.
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s = g : 2 * t2  t2 = 2 * s : g = 2 * 5 m : 10 m/s2 = 1 s2
vt = g * t = 10 m/s2 * 1 s = 10 m/s

t=1s
Von einem 80 m hohen Damm wird ein Stein mit einer horizontalen
(waagrechten) Geschwindigkeit von 6,5 m/s abgeworfen. Wie weit vom Damm
entfernt schlägt er auf? (1 Punkt)
sv = g : 2 * t2  t2 = 2 * s : g = 2 * 80 m : 10 m/s2 = 16 s2

t=4s
sh = v * t = 6,5 m/s * 4 s = 26 m
4.
Eine menschliche Kanonenkugel wird aus einem 4,24 m langen Rohr unter
einem Winkel von 45° in die Luft geschossen. Beim Austritt aus dem Rohr hat
der Körper eine Geschwindigkeit von 18,385 m/s.
a)
Welchen g-Faktor ist der Mensch im Rohr ausgesetzt? (2 Punkte)
b)
Wie weit von der Abschussstelle (Anfang Kanonenrohr) landet er?
(2 Punkte)
a)
s1 = 4,24 m = (v0 + vt) : 2 * t = 18.385 m/s : 2 * t
t = 2 * 4,24 m : 18,385 m/s = 0,46 s
vt = a * t

a = vt : t = 18,385 m/s 0,46 s = 40 m/s2
g-Faktor = a : g = 40 m/s2 : 10 m/s2 = 4
b)
Abschusshöhe = 4,24 m : √2 = 3 m
vh = vv = 18,385 m/s : √2 = 13 m/s
Vertikale Bewegung: vt = 0 m/s = v0 + g * t = 13 m/s – 10 m/s2 * t
t = 1,3 s, hinauf.
Zeit gesamt: hinauf + hinunter bis auf Abschusshöhe 2,6 s
sh = vh * t = 13 m/s * 2,6 s = 33,8 m + 3m = 36,8 m
Klausur 2:
Beschleunigung, freier, senkrechter Fall, zusammengesetzte Bewegung
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5.
KON1/PME1/AU1
Physik
Eine Stahlkugel fällt aus 1,5m Höhe auf eine Stahlplatte und prallt von dieser
mit der 0,55-fachen Aufprallgeschwindigkeit zurück.
a)
Welche Höhe erreicht die Kugel nach dem ersten Aufschlag? (2 Punkte)
b)
Welche Zeit verstreicht vom Anfang der Bewegung bis zum 2.
Aufschlag? (2 Punkte)
a)
s = g : 2 * t2 
t2 = 2 * s : g = 2 * 1,5 m : 10 m/s2 = 0,3 s2
2
t = √0,3s = 0,55 s
vt = g * t = 10 m/s2 * 0,55 s = 5,5 m/s
Aufwärtsgeschwindigkeit = 0,55 * 5,5 m/s = 3,025 m/s
vt = 0 m/s = v0 + g * t = 3,025 m/s - 10 m/s2 * t  t = 0,3025 s
s = g : 2 * t2 = 10 : 2 * 0,30252= 0,458 m = 458 mm
b)
t1 = 0,55 s
t2 = 0,3025 s
t3 = 0,3025 s
tT = 1,155 s
Insgesamt 14 Punkte
Klausur 2:
Beschleunigung, freier, senkrechter Fall, zusammengesetzte Bewegung