„Physikalische Chemie PC0“ Kapitel 1

Übungsaufgaben zur Vorlesung
„Physikalische Chemie PC0“
Kapitel 1
Aufgabe 1:
Ein Flugzeug fliegt in Richtung 30° Nord-West. Der Vektor für die Geschwindigkeitskomponente in Richtung Norden ist dann die Geschwindigkeit mal dem . . . Richtungskosinus . . . von 30°.
Aufgabe 2:
Wenn sich ein Objekt auf einer Kreisbahn mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, dann zeigt der Vektor der Beschleunigung in Richtung
. . . Zentrum . . . . Diese Beschleunigung bezeichnet man als
. . . zentripedal . . . Beschleunigung.
Aufgabe 3:
Ein Kind lässt einen Stein in einen leeren Brunnen fallen. Nach 3,3s hört
das Kind wie der Stein unten aufschlägt. Wie tief ist der Brunnenschacht
in etwa?
1.
2.
3.
4.
5.
Lösung:
s=
10m
20m
35m
50m
100m
Der Brunnen ist etwa 50m tief. Denn es gilt:
gt 2
(1)
Die aus der Schallgeschwindigkeit (340m/s) resultierende Zeit
(ca. 0,15s) ist für die Abschätzung der Lösung vernachlässigbar.
Aufgabe 4:
Ein Auto fährt mit 50km/h. Plötzlich läuft ein Kind 20m vor dem Auto auf
die Straße. Mit 0,8s Verzögerung versucht der Fahrer durch eine Vollbremsung mit a = - 7m/s2 vor dem Kind zum Stehen zu kommen. Wo
kommt der Wagen tatsächlich zum Stehen?
1
Lösung: Der Anhalteweg s setzt sich zusammen aus der ungebremst
zurückgelegten Strecke s1 und dem Weg mit Vollbremsung s2 :
s = s1 + s2
(13)
Für den ungebremsten Teil gilt:
s1 = υAnf ⋅ t1
(14)
Während der Vollbremsung gilt:
υEnd = υAnf + at2
(15)
mit υEnd = 0m/s folgt
t2 =
(16)
Weiterhin gilt für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung:
s2 =
(17)
mit υEnd = 0m/s und Einsetzen von t2 erhält man:
s2 =
(18)
Somit folgt für den Anhalteweg:
s = s1 + s2 = υAnf ⋅ t1
= 24,9m
(19)
Siehe auch: http://bremswegrechner:auto - und - verkehr:de/
Aufgabe 5:
Das Produkt aus Masse mal Beschleunigung als Folge der Gravitation
bezeichnet man als . . . Gewichtskraft . . .
Lösung: Gewichtskraft
Analog zur Definition Kraft ist gleich Masse mal Beschleunigung
2
(F = m ⋅ a) wird hier die Erdbeschleunigung g verwendet.
Aufgabe 6:
Ein Kilogramm mal Meter geteilt durch Sekunde zum Quadrat =
1 Newton . . . .
Aufgabe 7:
Auf dem Mond ist g = 1,6ms-2. Wenn ein Astronaut auf der Erde eine
Masse von 100kg hat, dann ist seine Masse auf dem Mond
1.
2.
3.
4.
5.
100kg
980N
160N
160kg
16kg
Lösung: 100kg
Da die Masse eines Körpers unabhängig vom Wert der Gravitationskonstanten ist, beträgt die Masse auf dem Mond ebenfalls 100kg.
Aufgabe 8:
Die Kraft, die auf einen Körper wirken muss, um ihn unter Berücksichtigung der Reibung über eine Fläche zu bewegen, ist abhängig vom Reibungskoeffizienten µ und
1.
2.
3.
4.
5.
dem Gewicht des Körpers
der Neigung der Fläche
der Masse des Körpers
der Kraft senkrecht zur Fläche
der Art der Fläche
Lösung: Richtig ist die Anwort 4, denn es gilt: FZug = µ ⋅ Fnorm
Aufgabe 9:
Markus hatte sein Auto vor kurzem in die Werkstatt gegeben, um die
Bremsscheiben wechseln zu lassen. Jetzt möchte Markus seine Winterreifen montieren. Obwohl sich Markus mit seinem gesamten Gewicht
(75kg) auf das Ende des 0,3m langen Radmutterschlüssels stellt, lassen
sich die Radbolzen nicht lösen. Wie fest muss der Lehrling in der Werkstatt die Radbolzen mit einem Pressluftschrauber mindesten angezogen
haben?
Lösung:
(23)
3
Aufgabe 10:
Das Verhältnis von der Masse zu dem Volumen eines Körpers bezeichnet man als . . . Dichte . . . .
Aufgabe 11:
In einem See beträgt der Druck 2 Atmosphären bei einer Tiefe von 10m.
In 20m Tiefe beträgt der Druck dann . . . 3 Atmosphären . . . .
Aufgabe 12:
Wenn eine Flüssigkeit aus einem schmalen Bereich eines Rohres in einen Bereich mit einem größeren Querschnitt fließt, dann . . . sinkt . . . .
die Strömungsgeschwindigkeit.
Aufgabe 13:
Ein Kilopascal ist äquivalent zu
1.
2.
3:
4:
5:
1000Nm
1000kg/m2
1000N/m
1000kgm2
1000N/m2
Lösung:
Richtig ist die Antwort 5, denn die SI Einheit ein Pascal ist
definiert als:
Aufgabe 14:
Ein Würfel mit einer Kantenlänge von 5cm schwimmt in Wasser. Somit
muss die Masse des Würfels
1.
2.
3.
4.
5.
genau 125g betragen
mindestens 125g betragen
weniger als 125g betragen
25g betragen
Keine eindeutige Aussage aufgrund der gegebenen
Informationen möglich
Lösung:
Richtig ist Aussage 3.
Aufgabe 15:
Der Druck in einer Flüssigkeit ist unabhängig von
1. der Dichte der Flüssigkeit
2. der Tiefe der Flüssigkeit
4
3. dem Druck an der Oberfläche
4. dem Gravitationsfeld
5. der Form des Flüssigkeitsbehälters
Lösung: Richtig ist Aussage 5.
Alle unter 1 bis 4 genannten Faktoren haben Einfluss auf den Druck in
einer Flüssigkeit.
Aufgabe 16:
Gernot steht an den Bahngleisen während eine alte Dampflok pfeifend
an ihm vorbeifährt. Während sich die Dampflok auf ihn zu bewegt nimmt
er die Signalpfeife als einen Ton von 2000Hz wahr. Auf seiner Höhe angekommen klingt der Ton 100Hz tiefer. Was kann Gernot daraus über
die Geschwindigkeit der Dampflok folgern, wenn er eine Schallgeschwindigkeit von 340m/s zugrunde legt?
Lösung: Die Schallgeschwindigkeit c lässt sich als Produkt aus Wellenlänge λ und Frequenz f darstellen:
c=λ⋅f
(27)
Beim Dopplereffekt gilt für Sender und Beobachter:
λB = λS -
(28)
Dabei ist υS die Geschwindigkeit mit der sich der Sender relativ zum Beobachter bewegt.
Durch Einsetzen und Umformen erhält man:
fB =
(29)
Auflösen nach der Geschwindigkeit des Senders υS liefert:
υS = c ⋅
= 340ms-1 ⋅
= 17ms-1
(30)
5