Physik J1 Klausur 1e Mechanische Schwingungen

Physik
J1 Klausur 1b
Mechanische Schwingungen
13.12.2011
Name: _________________________
Aufgabe 1
Tarzan ( mT = 82 kg) möchte für Jane einen
Strauß Bananen pflücken. Er benutzt dafür
einen Federaufzug mit der Federhärte D = 200
N
. Er startet im unteren Umkehrpunkt, die
m
Bananen ( mB  40 kg) befinden sich im oberen
Umkehrpunkt.
a) Beim ersten Mal erwischt er die Bananen
nicht. Zeige durch eine Rechnung, dass er
nach 4 Sekunden wieder am Boden ist.
b) Beim zweiten Mal pflückt er die Bananen.
Allerdings wurde er von einer Mörderspinne
entdeckt, die losläuft, als Tarzan zum
zweiten Mal nach oben schwingt. Sie
braucht 6 Sekunden um Tarzan zu
erreichen. Bekommt Jane ihren Strauß
Bananen?
B
GGL
T
Spinne: www.allesanmalen.de/
c) Um wie viel kommt Tarzan früher bzw. zu spät unten an?
d) Als Tarzan die GGL passiert beginnt die Aufzeichnung eines t-s-Diagramms. Die
GGL befindet sich 5,0 m über dem unteren Umkehrpunkt. Die Schwingungsdauer
beträgt 4 Sekunden. Gib das s(t)-, v(t)- und das a(t) Gesetz der Schwingung an.
Vollständig mit Zahlenwerten.
e) Berechne die maximale Geschwindigkeit sowie die maximale Beschleunigung des
Körpers. In welcher Position des Körpers wird dieser Wert jeweils erreicht?
f)
Nach welcher Zeit befand sich Tarzan 2,0 m unterhalb der Bananen? Wie schnell war er
da?
Aufgabe 2
Ein Wagen wird zwischen zwei gleichen Federn
eingespannt und in Schwingung versetzt. Unter
dem Wagen wird ein Papier hindurch gezogen.
Ein Stift zeichnet die Schwingung auf. Ergebnis
siehe Abb. 2
a) Entnimm
dem
Diagramm
die
Schwingungsdauer und die Amplitude der
Schwingung.
s in cm
b) Der Wagen hatte die Masse 800 g. Welche
Federhärte hatte eine Feder?
c) Zeichne das t-s-Diagramm, wenn die
Richtgröße Masse m vervierfacht wird, alle
anderen Größen unverändert bleiben.
(Zeichnung ins Heft.)
t in s
Wenn du b) nicht lösen konntest rechne in
c) mit D ges  14
N
.
m
Aufgabe 3
Die Periodendauer eines Fadenpendels ist von äußeren Bedingungen abhängig. Wie
beeinflussen folgende Situationen die Schwingungsdauer des Fadenpendels?
a) Das Fadenpendel wird von Europa zum Äquator gebracht. ( g Europa  9,81
und g Äquator  9,78
m
s²
m
)
s²
b) Das Fadenpendel bleibt in Europa, allerdings wird die Periodendauer bei einer
deutlich höheren Umgebungstemperatur gemessen.
Viel Erfolg!