3. WH
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3. Lernzielkontrolle aus Physik 2 ck – jaksch Donnerstag, 4. April 2013 Gruppe A ACHTUNG: Fehlerhafte und unübliche Notation sind bewertungsrelevant und führen zu Punkteabzügen. Beantworten Sie Anwendungsbeispiele in ganzen Sätzen. Dokumentieren Sie Lösungswege (Ansätze, Nebenrechnungen, Überlegungen) 1. 2. 3. 4. a) Berechnen Sie die Leistung eines 70 kg schweren Radfahrers, der eine Steigung von 5 % mit einer Geschwindigkeit von 18 km/h befährt. P = Error! = m g st v = 70 kg · 10 m/s2 · 0,05 · 5 m/s = 175 W b) Ein Fahrzeug mit der Masse 1 300 kg beschleunigt 5 s lang mit einer Leistung von 30 kW vom Stillstand weg. Berechnen Sie die Geschwindigkeit, die dieses Fahrzeug erreichen kann. Geben Sie diese Geschwindigkeit in km/h an. P = Error! v = Error! = Error! = 15,2 m/s = 55 km/h a) Ein Schifahrer mit der Masse 65 kg fährt eine auf eine Geländekante mit einer Geschwindigkeit von 36 km/h zu. Nach einer Höhendifferenz von 10 m hat er eine Geschwindigkeit von 50,4 km/h. Berechnen Sie die Summe der mechanischen Energien vor und nach der Geländekante. Berechnen Sie den Anteil der verlorengegangenen mechanischen Energie. Ev = 65 kg · 10 m/s2 · 10 m + Error! = 9 750 J En = 65 kg · 10 m/s2 · 0 m + Error! = 6 370 J relativer Verlust = Error! – 1 = –34,7 % b) Kreuzen Sie in der folgenden Tabelle die richtigen Aussagen an (alle Aussagen müssen richtig sein, um Punkte zu bekommen) Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie in einem abgeschlossenem System bleibt immer gleich, auch wenn Reibungseffekte wirken. Die verlorengegangene Energie im Beispiel 2 a) wird dem System durch Reibung entzogen X Eine Kugel läuft reibungslos eine Höhendifferenz hinunter. Die Endgeschwindigkeit ist von der Masse der Kugel abhängig, d.h. schwere Kugeln sind am Schluss schneller. kW/h ist eine Leistungseinheit a) Eine Heizanlage verbrennt im Winter pro Tag 38,4 m3 Gas. Berechnen Sie die Leistung dieser Heizanlage mit folgenden Daten: 1 m3 Gas hat einen Heizwert = Energieinhalt von 10 kWh/m3. 38 P= = 16 kW 3 4 m · 10 kWh/m3;24 h b) Der Prokopf-Verbrauch einer Population von 200 Personen beträgt 4 kW/p (Kilowatt pro Person). Berechnen Sie die Jahresenergiemenge in TJ, die diese Population verbraucht. W = 200 p · 4 kW/p · 365 · 24 h = 7 008 000 kWh = 2,5 · 1013 J = 2,5 · 107 MJ = 25 TJ a) Bei einer Stopp-and-Go Fahrt muss ein Fahrzeug mit der Masse 1.000 kg auf einer Strecke von 5 km zehnmal von 0 auf 50,4 km/h beschleunigen. Berechnen Sie den Mehrverbrauch durch diese Fahrweise bei einem Motorwirkungsgrad von 20 % und einem Energieinhalt von 35 MJ/l des Treibstoffs. Ekin = Error! = Error! = 98 000 J = 0,098 MJ MVB = Error! = 2,8 cl/km b) Der Mehrverbrauch beim Befahren einer Steigung ist proportional zur Steigung und zur Masse des Fahrzeugs. Berechnen Sie die relative Änderung des Mehrverbrauchs, wenn die Steigung von 5 % auf 6 % steigt und die Masse um 10 % größer ist. Faktor = Error! · 1,1 = 1,32 Der Mehrverbrauch steigt um 32 % 3. Lernzielkontrolle aus Physik Donnerstag, 4. April 2013 2 ck – jaksch Gruppe B ACHTUNG: Fehlerhafte und unübliche Notation sind bewertungsrelevant und führen zu Punkteabzügen. Beantworten Sie Anwendungsbeispiele in ganzen Sätzen. Dokumentieren Sie Lösungswege (Ansätze, Nebenrechnungen, Überlegungen) 1. 2. 3. 4. a) Berechnen Sie die Leistung eines 70 kg schweren Radfahrers, der eine Steigung von 6 % mit einer Geschwindigkeit von 18 km/h befährt. P = Error! = m g st v = 70 kg · 10 m/s2 · 0,06 · 5 m/s = 210 W b) Ein Fahrzeug mit der Masse 1 500 kg beschleunigt 5 s lang mit einer Leistung von 30 kW vom Stillstand weg. Berechnen Sie die Geschwindigkeit, die dieses Fahrzeug erreichen kann. Geben Sie diese Geschwindigkeit in km/h an. P = Error! v = Error! = Error! = 14,1 m/s = 51 km/h a) Ein Schifahrer mit der Masse 65 kg fährt eine auf eine Geländekante mit einer Geschwindigkeit von 36 km/h zu. Nach einer Höhendifferenz von 10 m hat er eine Geschwindigkeit von 61,2 km/h. Berechnen Sie die Summe der mechanischen Energien vor und nach der Geländekante. Berechnen Sie den Anteil der verlorengegangenen mechanischen Energie. Ev = 65 kg · 10 m/s2 · 10 m + Error! = 9 750 J En = 65 kg · 10 m/s2 · 0 m + Error! = 9 392,5 J 9 392 relativer Verlust = – 1 = –3,7 % 5 J;9 750 J b) Kreuzen Sie in der folgenden Tabelle die richtigen Aussagen an (alle Aussagen müssen richtig sein, um Punkte zu bekommen) Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie in einem abgeschlossenem System bleibt X immer gleich, auch wenn keine Reibungseffekte wirken. Die verlorengegangene Energie im Beispiel 2 a) wird dem System durch Reibung entzogen X Eine Kugel läuft reibungslos eine Höhendifferenz hinunter. Die Endgeschwindigkeit ist von der Masse der Kugel abhängig, d.h. schwere Kugeln sind am Schluss schneller. MJ/h ist eine Leistungseinheit X a) Eine Heizanlage verbrennt im Winter pro Tag 33,6 m3 Gas. Berechnen Sie die Leistung dieser Heizanlage mit folgenden Daten: 1 m3 Gas hat einen Heizwert = Energieinhalt von 10 kWh/m3. 33 P= = 14 kW 3 6 m · 10 kWh/m3;24 h b) Der Prokopf-Verbrauch einer Population von 500 Personen beträgt 4 kW/p (Kilowatt pro Person). Berechnen Sie die Jahresenergiemenge in TJ, die diese Population verbraucht. W = 500 p · 4 kW/p · 365 · 24 h = 17 520 000 kWh = 6,3 · 1013 J = 6,3 · 107 MJ = 63 TJ a) Bei einer Stopp-and-Go Fahrt muss ein Fahrzeug mit der Masse 1.000 kg auf einer Strecke von 4 km zehnmal von 0 auf 50,4 km/h beschleunigen. Berechnen Sie den Mehrverbrauch durch diese Fahrweise bei einem Motorwirkungsgrad von 20 % und einem Energieinhalt von 35 MJ/l des Treibstoffs. Ekin = Error! = Error! = 98 000 J = 0,098 MJ MVB = Error! = 3,5 cl/km b) Der Mehrverbrauch beim Befahren einer Steigung ist proportional zur Steigung und zur Masse des Fahrzeugs. Berechnen Sie die relative Änderung des Mehrverbrauchs, wenn die Steigung von 5 % auf 7 % steigt und die Masse um 10 % größer ist. Faktor = Error! · 1,1 = 1,54 Der Mehrverbrauch steigt um 54 % 3. Lernzielkontrolle aus Physik 2 ck – jaksch Donnerstag, 4. April 2013 Gruppe A ACHTUNG: Fehlerhafte und unübliche Notation sind bewertungsrelevant und führen zu Punkteabzügen. Beantworten Sie Anwendungsbeispiele in ganzen Sätzen. Dokumentieren Sie Lösungswege (Ansätze, Nebenrechnungen, Überlegungen) 1. a) Berechnen Sie die Leistung eines 70 kg schweren Radfahrers, der eine Steigung von 5 % mit einer Geschwindigkeit von 18 km/h befährt. 2. b) Ein Fahrzeug mit der Masse 1 300 kg beschleunigt 5 s lang mit einer Leistung von 30 kW vom Stillstand weg. Berechnen Sie die Geschwindigkeit, die dieses Fahrzeug erreichen kann. Geben Sie diese Geschwindigkeit in km/h an. a) Ein Schifahrer mit der Masse 65 kg fährt eine auf eine Geländekante mit einer Geschwindigkeit von 36 km/h zu. Nach einer Höhendifferenz von 10 m hat er eine Geschwindigkeit von 50,4 km/h. Berechnen Sie die Summe der mechanischen Energien vor und nach der Geländekante. Berechnen Sie den Anteil der verlorengegangenen mechanischen Energie. b) Kreuzen Sie in der folgenden Tabelle die richtigen Aussagen an (alle Aussagen müssen richtig sein, um Punkte zu bekommen). Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie in einem abgeschlossenem System bleibt immer gleich, auch wenn Reibungseffekte wirken. Die verlorengegangene Energie im Beispiel 2 a) wird dem System durch Reibung entzogen Eine Kugel läuft reibungslos eine Höhendifferenz hinunter. Die Endgeschwindigkeit ist von der Masse der Kugel abhängig, d.h. schwere Kugeln sind am Schluss schneller. kW/h ist eine Leistungseinheit 3. 4. a) Eine Heizanlage verbrennt im Winter pro Tag 38,4 m3 Gas. Berechnen Sie die Leistung dieser Heizanlage mit folgenden Daten: 1 m3 Gas hat einen Heizwert = Energieinhalt von 10 kWh/m3. b) Der Prokopf-Verbrauch einer Population von 200 Personen beträgt 4 kW/p (Kilowatt pro Person). Berechnen Sie die Jahresenergiemenge in TJ, die diese Population verbraucht. a) Bei einer Stopp-and-Go Fahrt muss ein Fahrzeug mit der Masse 1.000 kg auf einer Strecke von 5 km zehnmal von 0 auf 50,4 km/h beschleunigen. Berechnen Sie den Mehrverbrauch durch diese Fahrweise bei einem Motorwirkungsgrad von 20 % und einem Energieinhalt von 35 MJ/l des Treibstoffs. b) Der Mehrverbrauch beim Befahren einer Steigung ist proportional zur Steigung und zur Masse des Fahrzeugs. Berechnen Sie die relative Änderung des Mehrverbrauchs, wenn die Steigung von 5 % auf 6 % steigt und die Masse um 10 % größer ist. 3. Lernzielkontrolle aus Physik 2 ck – jaksch Donnerstag, 4. April 2013 Gruppe B ACHTUNG: Fehlerhafte und unübliche Notation sind bewertungsrelevant und führen zu Punkteabzügen. Beantworten Sie Anwendungsbeispiele in ganzen Sätzen. Dokumentieren Sie Lösungswege (Ansätze, Nebenrechnungen, Überlegungen) 1. 2. a) Berechnen Sie die Leistung eines 70 kg schweren Radfahrers, der eine Steigung von 6 % mit einer Geschwindigkeit von 18 km/h befährt. b) Ein Fahrzeug mit der Masse 1 500 kg beschleunigt 5 s lang mit einer Leistung von 30 kW vom Stillstand weg. Berechnen Sie die Geschwindigkeit, die dieses Fahrzeug erreichen kann. Geben Sie diese Geschwindigkeit in km/h an. a) Ein Schifahrer mit der Masse 65 kg fährt eine auf eine Geländekante mit einer Geschwindigkeit von 36 km/h zu. Nach einer Höhendifferenz von 10 m hat er eine Geschwindigkeit von 61,2 km/h. Berechnen Sie die Summe der mechanischen Energien vor und nach der Geländekante. Berechnen Sie den Anteil der verlorengegangenen mechanischen Energie. b) Kreuzen Sie in der folgenden Tabelle die richtigen Aussagen an (alle Aussagen müssen richtig sein, um Punkte zu bekommen) Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie in einem abgeschlossenem System bleibt immer gleich, auch wenn keine Reibungseffekte wirken. Die verlorengegangene Energie im Beispiel 2 a) wird dem System durch Reibung entzogen Eine Kugel läuft reibungslos eine Höhendifferenz hinunter. Die Endgeschwindigkeit ist von der Masse der Kugel abhängig, d.h. schwere Kugeln sind am Schluss schneller. MJ/h ist eine Leistungseinheit 3. 4. a) Eine Heizanlage verbrennt im Winter pro Tag 33,6 m3 Gas. Berechnen Sie die Leistung dieser Heizanlage mit folgenden Daten: 1 m3 Gas hat einen Heizwert = Energieinhalt von 10 kWh/m3. b) Der Prokopf-Verbrauch einer Population von 500 Personen beträgt 4 kW/p (Kilowatt pro Person). Berechnen Sie die Jahresenergiemenge in TJ, die diese Population verbraucht. a) Bei einer Stopp-and-Go Fahrt muss ein Fahrzeug mit der Masse 1.000 kg auf einer Strecke von 4 km zehnmal von 0 auf 50,4 km/h beschleunigen. Berechnen Sie den Mehrverbrauch durch diese Fahrweise bei einem Motorwirkungsgrad von 20 % und einem Energieinhalt von 35 MJ/l des Treibstoffs. b) Der Mehrverbrauch beim Befahren einer Steigung ist proportional zur Steigung und zur Masse des Fahrzeugs. Berechnen Sie die relative Änderung des Mehrverbrauchs, wenn die Steigung von 5 % auf 7 % steigt und die Masse um 10 % größer ist.
