Mündliche Abfrage Physik 9

Physik 9´te
Übungsaufgaben zur Gewichtskraft
Klasse
Mit Lösungen
1. Beschreibe den Begriff Gewichtskraft!
Die Gewichtskraft gibt an, mit welcher Kraft ein Körper auf eine Unterlage
drückt. Die Gewichtskraft wird in Newton angegeben und ist ortsabhängig.
2. Mit welcher Gewichtskraft drückt ein 1800kg schweres Fahrzeug auf die
Straße? (FG = 17658 N)
3. Welche Masse müsste ein Mondfahrzeug haben, um die gleiche Gewichtskraft
wie das Fahrzeug aus Aufgabe 2 zu haben? (m = 10900 kg)
4. Ein Werkzeug für Astronauten hat eine Masse von m1 = 25kg auf dem Mond.
Welche Masse m2’ müsste ein Übungswerkzeug auf der Erde haben um unter
realistischen Bedingungen zu trainieren? (m2 = 4,13 kg)
5. Der Jupiter ist der größte Planet in unserem Sonnensystem. Er
übt auf eine Raumsonde eine ca. 2,5 mal so starke
Anziehungskraft aus wie die Erde.
5.1 Berechne die Gravitationskonstante des Jupiters! (gJ = 24,53 N/kg)
5.2 Eine Raumsonde hat eine Masse von 850kg. Berechne um wie viel größer
die Gewichtskraft auf dem Jupiter ist wie auf der Erde! (FG Erde = 8338,5 N;
FG Jupiter = 20850,5 N; Differenz = 12512 N)
6. Die Gravitationskonstante ist nicht überall exakt gleich groß auf der Erde. So
ist sie z.B. am Äquator g1 = 9,78 N/kg und am Nordpol g2 = 9,83 N/kg). Ein
Stein der Masse 5kg wird vom Äquator zum Nordpol getragen.
6.1 Um wie viel % nimmt die Gewichtskraft auf dieser Reise zu? (0,5086 %)
6.2 Spielt dabei die Masse überhaupt eine Rolle? (Nein, die Masse ist
ortsunabhängig. Jeder Gegenstand würde ca. 0,5% mehr Gewichtskraft
ausüben)
7. Astronauten, die auf dem Mond gelandet waren, mussten bei ihren Aufenthalt
auf der Mondoberfläche einen Versorgungsrucksack der Masse 84kg tragen.
Welche Masse hat ein Trainingsrucksack auf der Erde haben müssen, damit
die Astronauten unter den gleichen Bedingungen wie später auf dem Mond,
üben konnten? ( m = 14 kg)
8. Wenn ein Astronautenteam auf dem „roten“ Planeten Mars
landen würden, könnten sie eine Gesteinsprobe nehmen und
mit Hilfe einer Balkenwaage deren Massen bestimmen und
mit einem mitgebrachten Kraftmesser die Gewichtskraft. Die
Messung könnte folgendes Ergebnis bringen: m = 12,6kg und FG = 47,4N.
Welche Gravitationskonstante hat der Mars? (g Mars = 3,76 N/kg)
9. Im Weltall gibt es Sterne, die man „weiße Zwerge“ nennt. Sie haben eine sehr
sehr große Dichte und an ihrer Oberfläche eine Gravitationskraft von etwa
3.270.000 N/kg.
9.1 Berechne die Gewichtskraft eines Federmäppchens mit m = 50g auf einem
weißen Zwerg! (FG = 163500 N)
9.2 Vergleiche damit die Gewichtskraft eines Kleinwagens mit m = 1t auf der
Erde! (FG = 9810 N; Also ist das Federmäppchen mehr als 16 mal
„schwerer“ als der PKW)
Info „weißer Zwerg“ aus Wikipedia - ein solcher Stern wird als das Endstadium der
Entwicklung eines relativ massearmen Sterns gedeutet, dessen nuklearer
Energievorrat versiegt ist. Er entwickelt sich aus einem Roten Riesen, der seine
äußere Hülle abstößt, so dass dessen heißer Kern zurückbleibt. Voraussetzung dafür
ist, dass die Restmasse unterhalb eines Schwellenwertes von 1,44 Sonnenmassen,
bleibt. Anderenfalls entsteht ein Neutronenstern oder (bei einer Kernmasse von mehr
als etwa 3 Sonnenmassen) gar ein Schwarzes Loch.