Luftdruck pL Druck p1

gibb / BMS Physik
Berufsmatur 2006
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Aufgabe 1
Kreuzen Sie alle korrekten Lösungen auf dem Blatt an. Es können mehrere Antworten richtig
sein. Alle Teile dieser Aufgabe werden mit je einem Punkt bewertet.
a)
Ein Blumentopf fällt von einem Balkon herunter. Wie hoch müsste der Balkon sein, damit
die Geschwindigkeit beim Aufschlagen doppelt so hoch ist ?
Der Balkon müsste 2 -mal so hoch sein
Der Balkon müsste 2-mal so hoch sein
Der Balkon müsste 4-mal so hoch sein
Der Balkon müsste 8-mal so hoch sein
b) Ein Auto von 1600 kg bremst auf einer Strecke von 60 m von 120 km/h bis zum
Stillstand ab. Welche Aussagen sind korrekt?
die mittlere Bremsleistung beträgt ca. 125 kW
die mittlere Bremsleistung beträgt ca. 250 kW
die mittlere Bremsleistung beträgt ca. 500 kW
die maximale Bremsleistung beträgt ca. 500 kW
die Bremsleistung ist zeitlich konstant
c)
d)
Ein Fluss fliesst mit 2,0 m/s. Boot 1 erreicht im
ruhenden Wasser 3,0 m/s, die Bootsachse zeigt 90°
vom Ufer weg. Boot 2 erreicht im ruhenden Wasser
4,0 m/s und der Winkel zwischen den beiden Booten
beträgt 30°.
Boot 1
Die beiden Boote starten gleichzeitig bei A und
überqueren den Fluss.
Boot 1 kommt in P1 an, das Boot 2 in P2.
Boot 1 ist zuerst am anderen Ufer
Boot 2 ist zuerst am anderen Ufer
Beide Boote kommen gleichzeitig am anderen Ufer an
P1 liegt relativ zur Flussrichtung oberhalb von P2
P1 liegt relativ zur Flussrichtung unterhalb von P2
Ein Schrägrohrmanometer ist mit
Wasser gefüllt. Länge l = 26 mm,
Winkel α = 30°
∆p ≈ 130 Pa
∆p ≈ 220 Pa
∆p ≈ 260 Pa
p1 ist grösser als pL
p1 ist kleiner als pL
Fluss
60 m
Boot 2
A
Luftdruck pL
Druck p1
Länge
α
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Aufgabe 2
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S-Bahn zwischen Münsingen und Gümligen
a) Eine S-Bahn startet in Münsingen und fährt Richtung Gümligen, Distanz 6,9 km.
Die S-Bahn beschleunigt in 26 Sekunden gleichmässig auf vmax = 108 km/h,
behält diese Geschwindigkeit bei und bremst 600 m vor Gümligen gleichmässig
ab. Nach welcher Zeit (in Sekunden) erreicht die S-Bahn Gümligen?
b) Zug 1 fährt um 11.21 Uhr in Münsingen ab; Zug 2 fährt um 11.23 Uhr von
Gümligen aus in die Gegenrichtung: beide Züge beschleunigen mit 1,0 m/s2 auf
vmax = 108 km/h.
In welcher Entfernung von Gümligen kreuzen sich die beiden S-Bahnen ?
Aufgabe 3
r
F
Ein beladener Schlitten wiegt 35 kg.
Die Gleitreibungszahl auf Schnee beträgt µ=0,014.
Ein Mensch zieht den Schlitten mit 80 N (siehe
Pfeil in Abbildung ) den Hang hinauf.
Winkel: α = 10°; β = 25°
β
a) Wie gross ist die Normalkraft, die auf den
Schlitten wirkt?
b) Skizzieren Sie die Kraftkomponenten, die
parallel zum Hang wirken.
c) Wie stark wird der Schlitten beschleunigt?
Aufgabe 4
Ein Heissluftballon wiegt total 600 kg (Hülle, Korb und
Passagiere). Die Hülle ist mit 3000 m3 Luft gefüllt. Der
Ballon fährt auf konstanter Höhe, die Umgebungsluft
beträgt 18°C bei einer Dichte von 1,15 kg/m3.
a) Welche Dichte hat die Heissluft in der Ballonhülle?
b) Gasgesetz: Wie gross ist die mittlere Temperatur der
Heissluft (ihre Dichte beträgt 0.98 kg/m3) im Ballon bei
einem Druck von 960 mbar?
Rechnen Sie mit den Daten aus Ihrer
Formelsammlung.
α
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Aufgabe 5
Ein 4 m langer Balken von 120 kg wird gemäss
Skizze mit einem Seil gehalten.
25°
a) Berechnen Sie die Zugkraft im Seil.
b) Wie gross ist die horizontale bzw. vertikale
Kraft bei Punkt A?
Länge l = 4 m
A
20°
Aufgabe 6
Bei einer Silvesterparty werden auf einem Löffel 50 g Blei zum Schmelzen gebracht.
a) Welche Energiemenge wird mindestens benötigt, wenn der Raum 20°C warm
ist? Bemerkung: der Löffel wird vernachlässigt.
b) Nun wird das flüssige Blei in 150 g Wasser von 20°C gegossen. Um wie viele
Grad erwärmt sich das Wasser in der Tasse, wenn die Wärmekapazität der
Tasse vernachlässigt wird?
c) Wie stark ist die Erwärmung des Wassers, wenn die Wärmekapazität der Tasse
von 160 J/K berücksichtigt wird?
Aufgabe 7
Bungee-Jumping: Eine Frau von 60 kg stürzt sich aus
100 m Höhe in ein Gummiseil. Das Seil, dessen Masse
vernachlässigt wird, ist unbelastet 30 m lang und verhält
sich wie eine Feder mit der Federkonstante D = 30 N/m.
a) In welcher Höhe über Boden bleibt die Person am
Schluss hängen?
b) Welche Energieformen kommen vor?
c) Wie hoch ist die Geschwindigkeit auf einer Höhe von
50 m über Boden?
Ende der Prüfung
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Lösungen:
Aufgabe 1 a) 4-mal so hoch
b) Pmittel = ca. 250 kW: Pmax = ca. 500 kW
c) Boot 2 kommt zuerst an; P1 liegt relativ zur Flussrichtung oberhalb von P2
d) ∆p ≈ 130 Pa ; p1 ist grösser als pL
Aufgabe 2 a) Die S-Bahn erreicht Gümligen nach 263s
b) Die beiden S-Bahnen kreuzen sich 1.65 km von Gümligen entfernt.
Aufgabe 3 a) FN = 304 N
b) hangabwärts wirken FReibung und FHangabtrieb; hangaufwärts wirkt die
entsprechende Komponente der Zugkraft F (d.h. F ⋅ cos β )
c)
Beschleunigung a = 0.246 m/s2
Aufgabe 4 a) Dichte der heissen Luft ρL = 0,95 kg/m3
b) Tmittlel = 341 K (ca. 68°C)
Aufgabe 5 a) Drehmomente: Winkel 45° zwischen Seil und Balken: Fseil = 782 N
b) Kräfteaddition: Fhorizontal = 331 N Fvertikal = -468 N (nach unten)
Aufgabe 6 a) Q = 3.13 kJ
b) ∆T1 = 4.9 K
c) ∆T2 = 3.9 K
Aufgabe 7)
a) Kräftegleichgewicht: h = 50.4 m über Boden
b) potentielle, kinetische und elastische (Spann-) Energie
c) v = 27.9 m/s ca. 100 km/h