Aufgabe 1: Auf der Erdoberfläche wird eine Metallkugel unter einem

Version A
Aufgabe 1:
Auf der Erdoberfläche wird eine Metallkugel unter einem Winkel von 45 Grad nach oben
geschossen; sie trifft in einer Entfernung von 100 m auf der Oberfläche auf. Wie groß ist die
maximale von der Kugel erreichte Höhe während ihres Fluges?
A.
B.
C.
D.
E.
12.5 m
50 m
70.7 m
25 m
35.3 m
Aufgabe 2:
Wie lang müsste eine beidseitig geschlossene Orgelpfeife sein, damit ihr Grundton (Mode der
niedrigstmöglichen Frequenz) bei f = 30 Hz liegt? Die Schallgeschwindigkeit in Luft ist 300
m/s.
A. l = 40 m
B. l = 10 m
C. l = 2.5 m
D. l = 20 m
E. l = 5 m
Aufgabe 3:
Ein Ball mit einer Masse von 0.5 kg werde mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s gegen eine
Wand geworfen und springt elastisch zurück. Wenn man annimmt, dass er für 5 ms (also
5*10-3 s) in Kontakt mit der Wand ist, und dass über diese Zeit konstante
Kräfte wirken, wie groß ist dann die Kraft, die er auf die Wand ausübt?
A.
B.
C.
D.
E.
F = 2000 N
F = 20 N
F = 1000 N
F = 200 N
F = 100 N
Version A
Aufgabe 4:
Wie stark sinkt in einem Auto mit geöffnetem Seitenfenster der Druck gegenüber dem
normalen Luftdruck ab, wenn es mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fährt? (es wird
angenommen, der Druck im Auto entspricht genau dem in der – vom Auto aus betrachtet strömenden Luft)
A.
B.
C.
D.
E.
∆P = 6454 Pa
∆P = 277 Pa
∆P = 655 Pa
∆P = 123 Pa
∆P = 498 Pa
Aufgabe 5:
Bei einem rollenden dünnen Ring (z.B. ein Hula Hoop), welcher Anteil der kinetischen
Energie steckt in der Translations- und der Rotationsbewegung?
A.
B.
C.
D.
E.
Alle Energie in der Rotation
1/4 der Energie in der Rotation, 3/4 der Energie in der Translation
Gleicher Energieanteil in Translation und Rotation
3/4 der Energie in der Rotation, 1/4 der Energie in der Translation
1/3 der Energie in der Rotation, 2/3 der Energie in der Translation
Aufgabe 6:
Welche der folgenden Formeln für die Geschwindigkeit eines Massenpunkts beschreibt eine
gleichmässig beschleunigte Bewegung? (a,b,c,d sind Konstanten)
A. v (t ) = a + bt
B. v (t ) = a + bt + ct 2
C. v (t ) = a + bt + dt 3
D. v (t ) = a − ct 2
E. v (t ) = a
Version A
Aufgabe 7:
Hängt man im Schwerefeld der Erde eine Masse an eine Feder, so ist die auf die Masse
wirkende Kraft die Summe aus Feder- und Gewichtskraft (im Gleichgewicht sind beide gleich
groß und entgegengesetzt). Durch eine leichte Auslenkung nach oben oder unten kann man
die Masse zu einer senkrechten Schwingung anregen. Wie verändert sich die Frequenz dieser
Schwingung, wenn man das Federpendel auf den Mond bringt (hier ist die
Schwerebeschleunigung um einen Faktor 6 kleiner als auf der Erde)?
A.
B.
C.
D.
E.
wird um Faktor 6 größer
wird um Faktor 6 kleiner
bleibt gleich
wird um Faktor 2.45 größer
wird um Faktor 2.45 kleiner
Aufgabe 8:
Drei Kugeln werden nebeneinander auf eine schiefe Ebene gesetzt und gleichzeitig
losgelassen; sie rollen die Ebene hinunter (Winkel der Ebene 45 Grad).
Kugel 1 ist eine massive Aluminium-Kugel mit einem Durchmesser von 30 cm und einer
Masse von 38 kg, Kugel 2 eine massive Eisen-Kugel mit einem Durchmesser von 10 cm und
einer Masse von 4 kg, Kugel 3 ist eine dünnwandige Hohlkugel aus Eisen mit einem
Durchmesser von 10 cm und einer Masse von 0.5 kg.
Wie verhalten sich die Ankunftszeiten der Kugeln am Ende der Rampe?
A.
B.
C.
D.
E.
Alle kommen gleichzeitig an
Kugel 1 und Kugel 2 kommen zusammen an, dann Kugel 3
Kugel 1 kommt erst an, dann Kugel 2 und 3 zusammen
Erst kommt Kugel 3, dann Kugel 2, dann Kugel 1
Erst kommt Kugel 1, dann Kugel 2, dann Kugel 3
Aufgabe 9:
Eine Person dreht sich um sich selbst und hält dabei eine 3 m lange Schnur fest, an deren
Ende ein Ball mit einer Masse von 1 kg befestigt ist. Wenn sich die Person einmal pro
Sekunde um sich selbst dreht, mit welcher Kraft muss sie dann an der Schnur ziehen?
(Schwerkrafteffekte vernachlässigt)
A.
B.
C.
D.
E.
F = 18.8 N
F = 9.81 N
F = 27 N
F=3N
F = 118 N
Version A
Aufgabe 10:
Ein Wagen auf einer schiefen Ebene mit einem Winkel von 45
Grad ist über ein Seil (und eine Umlenkrolle) mit einem Wagen
verbunden, der auf einer waagerechten Ebene steht. Beide
Wagen haben eine Masse von je 2 kg. Wenn sie losgelassen
werden, mit welcher Beschleunigung beschleunigen sie (in
Fahrtrichtung)?
A.
B.
C.
D.
E.
m
m
g
a = 3.5 m/s2
a = 5 m/s2
a = 2.5 m/s2
a = 7.1 m/s2
a = 9.8 m/s2
Aufgabe 11:
Welche der folgenden Ortskurven beschreibt die Bewegung eines Punkts auf der Lauffläche
eines rollenden Reifens korrekt?
Die Ortskurve ist
 x (t ) 


r (t ) =  y (t ) 


 z (t ) 
mit den Komponenten
A.
r
x (t ) = r cos( ωt ) + ωt ;
2
B. x (t ) = r sin(ωt ) + rωt ;
C. x (t ) = r cos(ωt ) + rωt ;
y (t ) = 0;
r
z (t ) = − r sin(ωt ) + ωt
2
y (t ) = 0; z (t ) = −r sin(ωt ) + r
y (t ) = 0; z (t ) = −r sin(ωt ) + rωt
D. x (t ) = r cos(ωt ); y (t ) = 0; z (t ) = − r sin(ωt ) + r
E. x(t ) = r cos(ωt ) + rωt ; y (t ) = 0; z (t ) = −r sin(ωt ) + r
Aufgabe 12:
Auf einer drehbaren Achse sei eine (praktisch masselose) Querstange der Länge 2 m
angebracht, und an deren Enden jeweils eine Masse von 1 kg . Der Abstand der Massen zur
Drehachse ist also jeweils 1 m, ihre räumliche Ausdehnung sei vernachlässigbar. Auf die
anfänglich ruhende Drehachse wirkt nun für 20 s ein Drehmoment von 10 Nm. Wie groß ist
danach die Rotationsgeschwindigkeit (Kreisfrequenz)?
A.
B.
C.
D.
E.
ω = 628 1/s
ω = 10 1/s
ω = 62.8 1/s
ω = 20 1/s
ω = 100 1/s
Version A
Aufgabe 13:
Eine Masse von 1000 kg soll im Schwerefeld der Erde um 50 m angehoben werden. Mit
welchem der folgenden Zeitverläufe der Leistung wäre dies möglich?
A.
B.
C.
D.
E.
49.1 W für 1000 s
905 W für 100 s, danach 5000 W für 80 s
905 W für 30 s, dann 9000 W für 30 s
4000 W für 100 s, dann 491 W für 100 s
50000 W für 10 s, dann 905 W für 10 s
Aufgabe 14:
Ein Metallblock mit 1 kg Masse rutscht auf einer horizontalen Metallfläche; der
Reibungskoeffizient sei hier µ = 0.1 (Coulomb-Reibung). Wenn der Block anfänglich eine
Geschwindigkeit von 3 m/s hat, wie lange dauert es, bis er im Stillstand ist?
A.
B.
C.
D.
E.
3s
0.3 s
theoretisch unendlich lange
6s
0.6 s
Aufgabe 15:
Eine Eisenkugel (Kugel 1) mit einer Masse von 1 kg stößt zentral auf eine Eisenkugel (Kugel
2) mit einer Masse von 2 kg. Die stoßende Kugel 1 hat eine Geschwindigkeit von 10 m/s.
Welche Geschwindigkeit muss die zweite Kugel haben, damit für beide Kugeln die Beträge
der Geschwindigkeit vor und nach dem Stoß jeweils gleich sind?
(positive Geschwindigkeit bedeutet, dass sich Kugel 2 in die gleiche Richtung wie Kugel 1
bewegt)
A.
B.
C.
D.
E.
+10 m/s
-5 m/s
-10 m/s
+5 m/s
0 m/s