Fragen und Aufgaben zur Vorlesung „Grundlagen der Physik“

Dieter Bangert
Fragen und Aufgaben zur Vorlesung
„Grundlagen der Physik“
Fragen und Aufgaben zur Vorlesung
„Grundlagen der Physik“
Katalog von 144 Fragen im
Antwort-Wahl-Verfahren
Anja Bäcker (F1 Online)
Dieter Bangert
Fragen und Aufgaben zur Vorlesung
„Grundlagen der Physik“
Frage 1
Die mittlere Masse m von 50 Stahlplatten beträgt m = 38 kg . Es
werden zwei Platten mit den Massen m1 = 33 kg und m 2 = 43 kg
entnommen. Wie groß ist dann die durchschnittliche Masse der
restlichen 48 Stahlplatten?
□
□
□
□
□
m =37 kg
m =39 kg
m =38 kg
Eindeutige Antwort ist ist aus den Daten nicht ermittelbar
m =50 kg
Frage 2
Geben Sie die gerundete Anzahl der in einer Minute ausgeführten
Umdrehungen n eines Rades von 79,6 cm Durchmesser an, wenn es
sich mit einer Geschwindigkeit von v = 36 km / h fortbewegt.
□
□
□
□
□
U = 600 min −1
U = 36 min −1
U = 360 min −1
U = 240 min −1
U = 14,4 min −1
Frage 3
Welche Dichte (gerundet) besitzt ein 100 m langer Draht mit einem
Durchmesser von 2 mm, wenn seine Masse m = 2,796 kg beträgt?
□
ρ = 8,9 kg / m 3
□
ρ = 890 kg / m 3
□
ρ = 2225 kg / m 3
□
ρ = 8900 kg / m 3
□
ρ = 2,2 kg / m 3
Frage 4
8
Licht breitet sich mit der konstanten Geschwindigkeit c = 3,0·10 m/s
aus. Welche Zeitdauer ∆t braucht das Licht auf dem Weg von der
Sonne zur Erde, wenn der Abstand etwa 150 Millionen Kilometer
beträgt?
□
□
□
□
□
□
∆t
∆t
∆t
∆t
∆t
∆t
= 5s
= 50 s
= 5 min
= 50 min
= 8,33 min
= 500 min
Dieter Bangert
Fragen und Aufgaben zur Vorlesung
„Grundlagen der Physik“
Frage 5
Zu einer geradlinigen Bewegung gehört das rechts abgebildete ZeitWeg-Diagramm mit 5 Teildiagrammen.
Berechnen Sie die Geschwindigkeit v 3 im 3. Teildiagramm.
□
2,5 km/h
□
5,0 km/h
□
0 km/h
□
-7,14 km/h
□
-5,0 km/h
Frage 6
Geben Sie einen Vorgang mit der Zeitdauer ∆t = 0,75 ps in
Exponentialschreibweise an!
□
7,5 ⋅ 10 −10 s
□
7,5 ⋅ 10−11 s
□
7,5 ⋅ 10 −12 s
□
7,5 ⋅ 10 −13 s
□
7,5 ⋅ 10 −14 s
Frage 7
Geben Sie den Winkel α = 2,15136 rad im Gradmaß in Grad, Minuten
und Sekunden an. Die Winkelsekunden sind dabei durch Rundung
als ganze Zahlen anzugeben!
□
□
□
□
□
□
α = 2°15’ 136’’
α = 246,527°
α = 246°52’7’’
α = 123°26’38’’
α = 123,1550°
α = 123°15 ' 50 ' '
Dieter Bangert
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„Grundlagen der Physik“
Frage 8
Geben Sie den Winkel α = 123° 45 ' 20 ' ' im Bogenmaß an.
□
α = 123,4520 rad
□
α = 123,4520 °
□
α = 2,15994 °
□
α = 2,15994 rad
□
α = 4,31988 rad
Frage 9
Welche Größen sind Skalare?
Kraft
Geschwindigkeit
Beschleunigung
Dichte
Stoffmenge
Teilchenzahl
□
□
□
□
□
□
Frage 10
Welche Aussage trifft nicht zu? Im internationalen Einheitensystem
(SI) ist als Basisgröße eingeführt
Masse
elektrische Ladung
Stoffmenge
Zeit
Temperatur
□
□
□
□
□
Frage 11
Welche der folgenden Beziehungen trifft nicht zu?
□
1 nm = 10 −9 m
□
1 GW = 10 9 W
□
1 kg = 10 3 g
□
1 mA = 10 3 A
□
1ps = 10 −12 s
Frage 12
Licht (Lichtquanten) besitzt eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von
c = 300000 km/s. Welche Zeitdauer ∆t benötigt Licht, um den
Durchmesser eines Atoms mit d A = 60 nm zu durchqueren?
□
□
□
□
□
□
□
∆t
∆t
∆t
∆t
∆t
∆t
∆t
= 0,2 ms
= 0,2 µs
= 2 ns
= 20 ps
= 0,2 ps
= 2 fs
= 20 fs
Dieter Bangert
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Frage 13
Feinstaub in Form von reinem Kohlenstoff-Ruß besitzt eine
Graphitstruktur mit einer Dichte von ρ = 2,26 g / cm3 . Welche Masse
m besitzt ein kugelförmiges Rußpartikel mit einem Durchmesser von
dRuß = 10 µm ? Solcher Feinstaub wird mit der Bezeichnung PM10
(particulate matter) versehen.
□
□
□
□
□
□
□
m
m
m
m
m
m
m
=1,18 mg
=1,18 µg
=9,47 µg
=9,47 ng
=1,18 ng
=1,18 pg
=1,18 fg
Hinweis: Ruß besitzt Dichten von 2,0 bis 2,3 g/cm³
Reines Graphit in Form eines idealen Einkristalls besitzt die Dichte
2,26 g/cm³. Abgesehen von Industrieruß besteht Ruß aus
Verbrennungsprozessen neben Kohlenstoff noch aus
Kohlenwasserstoffverbindungen und ist nicht kugelförmig.
Frage 14
r
Gegeben seien die beiden Kräfte F1 = (2 N, 0, 0) und
r
F2 = (0, 12 N, 0 ) , die an einem Massenpunkt angreifen. Welchen
r
r r
r
Winkel α bildet F1 mit der Resultierenden F = F1 + F2 ?
□
□
□
□
□
α
α
α
α
α
= 15°
= 30°
= 45°
= 60°
= 75°
Frage 15
Ist die Anzahl der Atome in einem Kilogramm Beryllium im Vergleich
mit der entsprechenden Anzahl in einem Kilogramm Aluminium
größer, kleiner oder gleich?
□
□
□
□
größer
kleiner
gleich
ist nur bei Kenntnis des Aggregatzustandes entscheidbar
Dieter Bangert
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„Grundlagen der Physik“
Frage 16
Isotope Nuklide eines gegebenen eines Elements unterscheiden sich
in der
(1) Protonenzahl
(2) Neutronenzahl
(3) Elektronenzahl
(4) Nukleonenzahl (Massenzahl)
□
□
□
□
□
nur 1 ist richtig
nur 2 ist richtig
nur 2 und 3 sind richtig
nur 1 und 4 sind richtig
nur 2 und 4 sind richtig
Frage 17
Eine Quarzuhr gehe in einem Monat 24 s nach. Wie groß ist etwa der
relative Fehler der Ganggenauigkeit?
□
1 ⋅ 10 −5
□
1 ⋅ 10 −4
□
1 ⋅ 10 −3
□
3 ⋅ 10 −3
□
1 ⋅ 10 −2
Frage 18
Welcher Unterschied besteht zwischen den beiden stabilen Silber109
Nukliden 107
47 Ag und 47 Ag ?
□
□
□
□
□
Ihre Kernladungszahl ist verschieden
Ihre Elektronenzahl ist verschieden
Ihre Massenzahl ist gleich
Ihre Neutronenzahl ist verschieden
Beide Nuklide sind Silberisotope.
Frage 19
In der folgenden Tabelle sind die Wasserstoff-Isotope aufgeführt.
Ergänzen Sie zeilenweise die fehlenden Zahlen, die zur vollständigen
Charakterisierung der genannten Isotope erforderlich sind.
Isotop
Z
1
H
1
2
H
1
1
3
H
1
1
A
1
N
0
1
3
Dieter Bangert
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Frage 20
Welche physikalische Größe ist ein Vektor?
□
□
□
□
□
Arbeit
Temperatur
Druck
Kraft
Zeit
Frage 21
Welche Größen sind Skalare?
□
□
□
□
□
□
Frequenz
Geschwindigkeit
Beschleunigung
Druck
Kraft
Volumen
Frage 22
Welche Aussage trifft zu?
Im internationalen Einheitensystem (SI) ist als Basisgröße eingeführt
□
□
□
□
□
Dichte
elektrische Stromstärke
Fläche
Entropie
Dioptrie
Frage 23
Welche der folgenden Beziehungen trifft nicht zu?
□
□
□
□
□
1 nm = 10 − 9 m
1 mm = 10 3 µm
1 MW = 10 9 W
1 kg = 10 3 g
1ps = 10 −12 s
Dieter Bangert
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Frage 24
Wie lautet der Winkel ϕ =105° im Bogenmaß?
□
□
□
□
□
ϕ =105 rad
ϕ =0,9163 rad
ϕ =0,9163 rad
ϕ =3,6652 rad
ϕ =1,8326 rad
Frage 25
Ist die Anzahl der H2 O -Moleküle in 1 kg Eis (Wasser im festen Zustand) im Vergleich mit der
entsprechenden Anzahl der CO 2 -Moleküle in 1 kg Trockeneis (festes Kohlendioxid) größer, kleiner oder
gleich?
□
□
□
□
größer
kleiner
gleich
ist nur bei Kenntnis des Aggregatzustandes entscheidbar
Frage 26
Die Atome des Nuklids
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
□
□
□
□
□
□
14
6C
haben
6 Protonen
8 Neutronen
14 Elektronen
8 Protonen
14 Nukleonen
nur (1) ist richtig
nur (2) ist richtig
nur (1) und (2) sind richtig
nur (1) und (3) sind richtig
(1), (2) und (3) sind richtig
(1), (2) und (5) sind richtig
Frage 27
Eine Versuchsreihe zur Längenmessung liefert nach statistischer Auswertung der Messdaten folgende
Rechenergebnisse: x = 2,63237 m und sm = 0,00187 m. Die korrekte Angabe des Messergebnisses mit
absolutem Fehler lautet:
□
□
□
□
□
x
x
x
x
x
= (2,63237 ± 0,00187) m
= (2,632 ± 0,00187) m
= (2,63237 ± 0,002) m
= (2,632 ± 0,002) m
= (2,6324 ± 0,0019) m
Frage 28
3
3
Die Nuklide Tritium H und Helium He
(1) haben die gleiche Zahl von Nukleonen
(2) sind Isotope
(3) besitzen eine unterschiedliche Zahl von Elektronen
□
□
□
nur 1 ist richtig
nur 1 und 2 sind richtig
nur 2 und 3 sind richtig
□
□
□
nur 3 ist richtig
nur 1 und 3 sind richtig
1, 2 und 3 sind richtig
Frage 29
Die Dichte von Wasser ( H 2 O ) bei ϑ = 20 °C beträgt ρ H2O = 1000 kg / m 3 . Geben Sie eine physikalisch
begründete Abschätzung für die zu erwartende Dichte von schwerem Wasser ( D 2 O ) bei ϑ = 20 °C an!
□
ρ D2O ≈ 1000 kg / m 3
□
ρ D2O ≈ 2000 kg / m 3
□
ρ D2O ≈ 1110 kg / m 3
□
ρ D2O ≈ 2220 kg / m 3
□
Lässt sich mit den vorhandenen Daten nicht abschätzen
Frage 30
Ein Schiff wird von zwei Schleppern gezogen. Beide Schlepper ziehen mit einer Kraft vom Betrag von
jeweils 180 kN unter einem Winkel von 15° zur Fahrtrichtung. Wie groß ist der Betrag der resultierenden
Kraft FR aus F1 und F2 ?
□
FR = 350 kN
□
FR = 350 ⋅ 10 3
□
FR = 180 kN
□
FR = 360 ⋅ 10 3
□
FR = 360 kN
□
FR = 90 kN
Frage 31
In der unten aufgeführten Tabelle sind zwei Nuklide unterschiedlicher Elemente aufgeführt. Ergänzen Sie
die fehlenden Daten der vier grau unterlegten Felder.
Elementsymbol
Ca
Z
N
30
34
A
40
9
Frage 32
Gegeben sei der Vektor F4 (siehe Abbildung). Eine mögliche Komponentenzerlegung des Vektors F4 ist
F2
F1
F3
F4
F5
F6
□
□
□
□
□
F3, F5
F2, F5
F1, F6
F1, F5
F2, F6
Frage 33
Geben Sie die Zeitdauer
□
□
□
□
∆t = 2,40 h in Stunden (h) und Minuten (min) an.
2h 40min
160 min
2h 24min
2h 40/100 min
Frage 34
Ein Massenpunkt führt harmonische Schwingungen mit der Frequenz 10 kHz aus. Bestimmen Sie die
Anzahl n der Schwingungen je Minute.
□
□
□
□
□
n = 10000 min −1
n = 6000 min −1
n = 60000 min −1
n = 6 min −1
n = 600000 min −1
Frage 35
Gegeben seien zwei feste Punkte A und B im Raum. Für die physikalischen Größen Länge (Abstand
zwischen A und B) und Weg (von A nach B) gelten folgende zwei Aussagen:
□
□
□
□
□
sie unterscheiden sich nur semantisch durch die Wortwahl, nicht aber physikalisch
sie haben die gleiche Basiseinheit
sie sind betragsmäßig gleich
die Länge ist eine vektorielle Größe
der Weg ist eine skalare Größe
10
Frage 36
Ist die Anzahl der Atome (bzw. Ionen) in 1 kg Aluminium im Vergleich mit der entsprechenden Anzahl der
Atome in 1 kg Eisen größer, kleiner oder gleich?
□ größer
□ kleiner
□ gleich
□ ist nur bei Kenntnis des Aggregatzustandes
entscheidbar
Frage 37
Welche physikalische Größe ist ein Skalar?
□ Beschleunigung
□ Druck
□ Weg
□ Impuls
□
Kraft
Frage 38
Welche physikalischen Größen sind Vektoren?
□ Länge
□ Zeit
□ Winkelgeschwindigkeit
□ Weg
□ Massenträgheitsmoment
□ Drehmoment
Frage 39
Welche physikalischen Größen sind Skalare?
□ Beschleunigung
□ Impuls
□ Druck
□ Kraft
□ Geschwindigkeit
□ Stoffmenge
Frage 40
Welche Antwort trifft zu?
Ein Quarzkristall schwingt mit f = 20 kHz. Wie groß ist seine Schwingungsdauer?
□ 0,5 s
□ 0,05 s
□ 5 µs
□ 50 µ s
□ 0,0005 s
□ 10−8 kg
□ 10−9 kg
□ 10−10 kg
Frage 41
Welche Masse ist gleich 10 µ g?
□ 10−6 kg
□ 10−7 kg
Frage 42
Welche Antwort trifft zu?
Eine Zentrifuge rotiert mit rund 12000 Umdrehungen/min. Ihre Kreisfrequenz beträgt dann etwa:
□ 200 Hz
□ 314 Hz
□ 628 Hz
□ 1257 Hz
□ 12000 Hz
11
Frage 43
Welche physikalischen Größen sind Skalare?
□ Beschleunigung
□ Volumenstromstärke
□ Frequenz
□ Kraft
□ Geschwindigkeit
□ Temperatur
Frage 44
Welche Dichte in der SI-Einheit kg/m³ hat eine Flüssigkeit, wenn 250 mL davon 197,8 g wiegen?
□
□
□
□
□
□
7,91 g/cm³
0,791 g/cm³
7,91 kg/m³
0,791 kg/m³
791 kg/m³
79,1 kg/m³
Frage 45
Welche der folgenden Größen ist eine Basisgröße im SI-System?
□ Volumen
□ Dichte
□ Geschwindigkeit
□ elektrische Spannung
□ Temperatur
Frage 46
Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan mit der chemischen Summenformel CH 4 . Geben Sie die relative
Molekülmasse M r von Methan an.
□
M r = 10
□
Mr = 10 mol
□
Mr = 16
□
Mr = 16 g/mol
□
Mr = 16 u
Frage 47
Welche Aussage über die Definition der Kelvin-Temperaturskala trifft zu?
□
□
□
Die Kelvin-Skala besitzt zwei Fixpunkt: ϑ = 0 °C und ϑ = 100 °C
Die Kelvin-Skala besitzt einen Fixpunkt: T = 0 K
Die Kelvin-Skala besitzt einen Fixpunkt: TT = 273,16 K
□
□
Die Kelvin-Skala besitzt drei Fixpunkte: T = 0 K, T = 273,15 K und T = 373,15 K
Die Kelvin-Skala besitzt als Absoluttemperaturskala keinen Fixpunkt
Frage 48
Rechnen Sie den Winkel ϕ = 0,03624 rad in das Gradmaß um!
□
□
□
□
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
= 0,03624°
= 2,0764 rad
= 2,0764°
= 4,1528°
12
Frage 49
Rechnen Sie den Winkel ϕ = 164°35’18’’ in das Bogenmaß um!
□
□
□
□
□
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
= 164,5883°
= 164,3518 rad
= 164,5883 rad
= 2,8726 rad
= 5,7452 rad
Frage 50
Wie viel Gramm sind 0,26 t?
□
□
□
□
□
□
260 kg
26 kg
2600 kg
260000 g
26000 g
2600000 g
Frage 51
Wie viel Quadratmeter sind 25600 mm²?
A = 2,56 m²
A = 25,6 m²
A = 0,256 m²
A = 0,0256 m²
A = 0,00256 m²
□
□
□
□
□
Frage 52
Ein Volumen von 3,85 m³ soll in Kubikzentimeter angegeben werden!
□
V = 3,85 ⋅ 106 cm3
□
V = 3,85 ⋅ 109 cm3
□
V = 3,85 ⋅ 103 cm3
□
V = 3,85 ⋅ 101 cm3
□
V = 3,85 ⋅ 100 cm3
Frage 53
Ein Volumen von 3,85 m³ soll in Kubikmillimeter angegeben werden!
□
V = 3,85 ⋅ 106 mm3
□
V = 3,85 ⋅ 109 mm3
□
V = 3,85 ⋅ 103 mm3
□
V = 3,85 ⋅ 1012 m3
□
V = 3,85 ⋅ 101 mm3
13
Frage 54
Wie groß ist der Durchmesser eines Kreises mit einer Fläche von 2,35 m²?
□
□
□
□
□
d = 3,46 m
d = 1,73 m
d = 17,30 m
d = 0,173 m
d = 0,0865 m
Frage 55
Wie groß ist der Außendurchmesser D eines Kreisrings mit A = 1 950 cm²; d = 30,2 cm?
□
□
□
□
□
D = 58,26 cm
D = 252,7 cm
D = 5,826 cm
D = 0,5826 cm
D = 12,635 cm
Frage 56
Ein zylindrischer Körper besitzt eine Höhe h = 945,0 mm und einen Durchmesser
d = 22,5 cm. Wie groß ist seine Oberfläche Ao?
□
□
□
□
□
Ao = 74,75 m²
Ao = 74,75 cm²
Ao = 74,75 dm²
Ao = 74,75 mm²
Ao = 747,5 cm²
Frage 57
Eine Kugel hat ein Volumen von 39,8 cm³. Welchen Radius r muss diese Kugel haben?
□
□
□
□
□
r=
r=
r=
r=
r=
4,24 cm
1,06 cm
2,12 dm
2,12 cm
2,12 mm
Frage 58
Ein Metallzylinder ist 9,00 cm hoch, hat einen Durchmesser von 25,5 mm und wiegt 520 g. Welche Dichte
hat das Metall in der Einheit kg/m³?
□
□
□
□
□
□
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
= 11310 kg/m³
= 11,31 g/cm³
= 113,1 g/cm³
= 1131 g/cm³
= 0,1131 g/cm³
= 1131 kg/m³
14
Frage 59
Geben Sie die molare Masse des molekularen Gases Sauerstoff an.
□
□
□
□
□
□
8
16
32
16 g/mol
32 mol
32 g/mol
Frage 60
Geben Sie die molare Masse des Metalls Blei an.
□
□
□
□
□
82
82 g/mol
207,2
207,2 mol
207,2 g/mol
Frage 61
Wie viele Teilchen beinhalten 22 g Kohlendioxid?
□
□
N ≈ 22
N ≈ 22 ⋅ 10 23
□
N ≈ 3 ⋅ 10 23
□
N ≈ 6 ⋅ 10 23
□
□
N ≈ 6,3 ⋅ 10 23
Angabe erfordert Kenntnis des Aggregatzustandes
Frage 62
Geben Sie den Winkel α = 0,4467316 rad im Gradmaß in Grad, Minuten und Sekunden an. Die
Winkelsekunden sind dabei durch Rundung als ganze Zahlen anzugeben.
□
□
□
□
□
□
0,4467316°
25° 35’ 45’’
25,3545°
25,3545 rad
51,19167°
51° 11’ 30’’
Frage 63
Ein Großkraftwerk speist im Laufe eines Jahres eine elektrische Energie von E el = 25 PJ ins Netz ein.
Geben Sie diese Energie in Exponentialschreibweise an!
□
2,5 ⋅1014 J
□
2,5 ⋅1015 J
□
2,5 ⋅1016 J
□
2,5 ⋅1017 J
□
2,5 ⋅1018 J
15
Frage 64
Geben Sie den Winkel α = 2,15413 rad im Gradmaß in Grad, Minuten und Sekunden an. Die
Winkelsekunden sind dabei durch Rundung als ganze Zahlen anzugeben!
□
α = 123°25 ' 40 ' '
□
□
□
α = 123,2540 °
α = 2,15413 °
α = 2°15 ' 41' '
□
□
α = 246,508°
α = 246°30 ' 29 ' '
Frage 65
Geben Sie den dezimalen Winkel im Gradmaß α = 38,65° in Grad und Winkelminuten an!
□
□
α = 38,65°
α = 38,65 rad
□
□
□
α = 38°65'
α = 38°39'
α = 38°6'5' '
Frage 66
Durch welche der graphischen Darstellungen wird die Weg-Zeit-Funktion s(t) einer gleichförmigen
Bewegung richtig skizziert?
s
s
0
t
0
t
s
s
0
t
0
t
Frage 67
Eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung
□
□
□
□
□
ist im Weg-Zeit-Diagramm ein linearer Graph
führt ein Körper aus, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt
ist durch eine gleichförmig zunehmende Beschleunigung zu erreichen
ist im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm ein linearer Graph
ist durch eine konstante Geschwindigkeit gekennzeichnet.
16
Frage 68
Weg
Ein Körper bewegt sich nach abgebildeter Weg-Zeit-Kurve
r
Ge
e
ad
t2
t1
Zeit
t3
t4
Markieren Sie die beiden richtigen Antworten!
□
□
□
□
□
□
Zum Zeitpunkt t3 ist die Geschwindigkeit kleiner als zum Zeitpunkt t4.
Zum Zeitpunkt t1 ist die Geschwindigkeit größer als zum Zeitpunkt t2.
Im Zeitintervall zwischen t1 und t4 ist die mittlere Geschwindigkeit kleiner als die maximale
Geschwindigkeit.
Die Beschleunigung ist im Zeitintervall zwischen t3 und t4 positiv.
Die mittlere Beschleunigung verschwindet im Zeitintervall zwischen t2 und t 3 ( a = 0 )..
Die Weg-Zeit-Kurve zeigt eine Bewegung mit monoton zunehmender Geschwindigkeit.
Frage 69
Die Beschleunigung eines sich geradlinig bewegenden Objektes kann bestimmt werden aus
□
□
□
□
der Steigung des Weg-Zeit-Diagrammes
der Fläche unter dem Weg-Zeit-Diagramm
der Steigung des Geschwindigkeit-Zeit-Diagrammes
der Fläche unter dem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm
Frage 70
Die folgende Abbildung zeigt vier Weg-Zeit-Diagramme. Markieren Sie 3 richtige Aussagen.
4
s
3
2
s0
0
□
□
□
□
□
1
t
Die Kurven 2, 3, und 4 beschreiben gleichförmige Bewegungsvorgänge
Alle Kurven beschreiben gleichmäßig beschleunigte Bewegungen a ≠ 0
Kurve 4 beschreibt die Bewegung mit der größten Geschwindigkeit
Kurve 4 beschreibt die Bewegung mit der kleinsten Geschwindigkeit
Kurve 1 beschreibt einen Vorgang mit der Geschwindigkeit v 1 = 0 .
17
Frage 71
Gegeben sei folgendes Weg-Zeit-Diagramm:
s
0
t
Welches der aufgeführten Geschwindigkeits-Zeit-Diagramme gehört zum obigen Weg-Zeit-Diagramm?
v
v
0
0
t
v
t
v
0
0
t
t
Frage 72
In dem dargestellten Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm sind 4 verschiedene Kurven skizziert. Markieren
Sie die richtigen Aussagen!
v
v1 (t)
a1
v2 (t)
a2
v0
a3
v3 (t)
a4
v4 (t)
0
t
□
Alle vier Kurven stellen ungleichmäßig beschleunigte Bewegungen dar.
□
Alle vier Kurven stellen gleichförmige Bewegungen dar.
□
Die Kurven 1,2 und 4 stellen gleichmäßig beschleunigte Bewegungen dar.
□
Die Beschleunigung a 3 ist identisch Null ( a 3 = 0 )
□
v 4 ( t ) beschreibt die Bewegung mit der größten Beschleunigung a 4
□
v 1 ( t ) beschreibt die Bewegung mit der kleinsten Beschleunigung a 1
18
Frage 73
Die Abbildung zeigt das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm für die Bewegung eines Körpers. Welche
Aussagen treffen zu?
Die Geschwindigkeit ist zur Zeit t1 größer als zur Zeit t2.
Die Beschleunigung ist zur zur Zeit t1 größer als zur Zeit t2
Zwischen t2 und t3 wird der größte Geschwindigkeitswert erreicht.
Zwischen t2 und t3 wird der größte Beschleunigungswert erreicht.
1
2
3
4
nur 1 und 2 sind richtig
nur 1 und 3 sind richtig
nur 1 und 4 sind richtig
nur 2 und 3 sind richtig
nur 2 und 4 sind richtig
Geschwindigkeit
□
□
□
□
□
t1
t2 t 3
Zeit
Frage 74
Zwei Fahrzeuge A und B werden hinsichtlich ihres Bewegungsablaufes auf einer Geraden (geraden
Straße) beobachtet. Aus den zu den Zeitpunkten t 1 bis t 3 erreichten Orten x wird das unten stehende
Weg-Zeit-Diagramm gewonnen. Markieren Sie die richtigen Aussagen:
Zum Zeitpunkt t 2 haben beide Fahrzeuge die gleiche Geschwindigkeit
Zum Zeitpunkt t 1 ist die Geschwindigkeit von B größer als die von A
1
2
3
4
Zum Zeitpunkt t 3 ist die Geschwindigkeit von A größer als die von B
Beide Fahrzeuge haben nirgendwo im Zeitintervall t 1 bis t 3 die gleiche Geschwindigkeit
5
Beide Fahrzeuge haben im Zeitintervall t 1 bis t 3 jeweils konstante Geschwindigkeit
x
A
B
B
A
t1
□
□
□
□
□
t
2
t t
3
nur 1 ist richtig
nur 1 und 5 sind richtig
nur 2 und 4 sind richtig
nur 3, 4 und 5 sind richtig
nur 1, 2, 4 und 5 sind richtig.
19
Frage 75
Eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung
□
□
□
□
führt ein Körper aus, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt
ist durch eine gleichförmig zunehmende Beschleunigung zu erreichen
ist im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm ein linearer Graph
ist durch eine konstante Geschwindigkeit gekennzeichnet
Frage 76
Die Geschwindigkeit eines sich geradlinig bewegenden Objektes kann bestimmt werden aus
□
□
□
□
□
der Fläche unter dem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm
der Steigung des Weg-Zeit-Diagrammes
der Fläche unter dem Weg-Zeit-Diagramm
der Steigung des Geschwindigkeit-Zeit-Diagrammes
der Fläche unter dem Beschleunigungs-Zeit-Diagramm
Frage 77
Ein Schnellzug fährt um 16.30 h ab und kommt um 23.10 h am Zielbahnhof an. Welche
Durchschnittsgeschwindigkeit v in der Einheit km/h wird bei einer 600 km langen Strecke erreicht?
□
□
□
□
□
25 m/s
250 m/s
90 km/s
90 km/h
900 km/h
Frage 78
Welches Modell ist zur Beschreibung der Bewegung eines auf dem Boden springenden Gummiballes zu
verwenden?
□
□
□
□
□
Punktmasse
Starrer Körper
Elastischer Körper
Inkompressibles Mediums
Fluides Mediums
Frage 79
r
Eine gleichförmige Kreisbewegung ( v = konst.) einer Punktmasse ist eine
□
□
□
□
gleichmäßig beschleunigte Bewegung
nicht beschleunigte Bewegung
ungleichmäßig beschleunigte Bewegung
eine Bewegung mit konstanter Beschleunigung
20
Frage 80
Für welche Kräfte ist der Begriff der potentiellen Energie einführbar?
für alle Kräfte
nur für dissipative Kräfte
nur für konservative Kräfte
nur für nicht-konservative Kräfte
□
□
□
□
Frage 81
Die Haftreibungskraft besitzt folgende Eigenschaften:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
□
□
□
□
□
sie beschreibt die Reibung zwischen festen Körpern
sie ist der Geschwindigkeit des Körpers proportional
sie ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Körpers
sie ist der Masse des Körpers proportional
sie ist dem Quadrat der Körper-Geschwindigkeit proportional
sie ist umgekehrt proportional zum Haftreibungskoeffizienten
nur (1), (2) und (6) sind richtig
nur (1), (2) und (4) sind richtig
nur (1), (3) und (4) sind richtig
nur (1), (3) und (6) sind richtig
alle Aussagen (1) – (6) sind richtig
Frage 82
Ein Körper wird in Luft aus der Ruhe senkrecht fallen gelassen.
Welche der folgenden Größen nimmt während des Falls nicht zu? Markieren Sie die richtige Antwort!
□
□
□
□
□
Geschwindigkeit
Masse
Impuls
kinetische Energie
Reibungskraft
Frage 83
Die Windlast auf einen Antennenmast unter dem Einfluss einer Luftströmung mit der
Windgeschwindigkeit v und konstanter Luftdichte ρLu ft ist direkt proportional
(1) der Lufttemperatur ϑ Lu ft
(2) der Windgeschwindigkeit v
(3) dem c W -Wert des Mastes
(4) der dynamischen Viskosität ηLu ft der Luft
(5) der Projektionsfläche A des Mastes
□
□
□
□
(1) und (4) sind richtig
(2) und (3) sind richtig
(3) und (5) sind richtig
keine Aussage ist richtig
□ (2) und (4) sind richtig
□ (3) und (4) sind richtig
□ (2) und (5) sind richtig
21
Frage 84
Nennen Sie zwei Eigenschaften der Gleitreibungskraft! Sie ist
□
□
□
□
□
eine konservative Kraft
eine dissipative Kraft
eine Coulombsche Reibungskraft
eine Newtonsche Reibungskraft
stark von der Temperatur des fluiden Mediums abhängig.
Frage 85
Infolge der Gravitation zieht die Erde den Mond an und der Mond die Erde. Für die beiden Kräfte gilt
betragsmäßig:
r
Mond
Erde
□
□
□
□
Die Kraft der Erde auf den Mond ist größer
Die Kraft des Mondes auf die Erde ist größer
Beide Kräfte sind betragsmäßig gleich
Ohne Zusatzinformationen ist keine Aussage möglich.
Frage 86
Eine Masse von 10 kg wird um 1 m senkrecht hochgehoben.
Die dabei verrichtete Arbeit ist ungefähr
□
□
□
□
□
10 Joule
10 Watt
10 Newton
100 Joule
100 Watt
Frage 87
Ein Stein falle infolge seiner Gewichtskraft im freien Fall nach unten. Wo greift dabei die nach dem
3. Newtonschen Axiom (actio = reactio) zugehörige Gegenkraft an?
□
□
□
□
an der Masse m des fallenden Steins
an der Erdmasse ME
an der Sonnenmasse MS
an beiden Massen der beteiligten Körper
Frage 88
Durchfährt ein Fahrzeug eine Kurve, so treten Zentrifugalkräfte auf. Das Fahrzeug kommt dabei ins
Schleudern, wenn betragsmäßig die
□
□
□
□
Zentrifugalkraft die Rollreibungskraft überschreitet
Haftreibungskraft die Zentrifugalkraft überschreitet
Zentrifugalkraft die Gleitreibungskraft überschreitet
Haftreibungskraft die Zentrifugalkraft unterschreitet
22
Frage 89
Zwei Kugeln mit den Massen m1 = 10 kg und m 2 = 20 kg werden im luftleeren Raum einer Vakuumröhre
zur gleichen Zeit von der Höhe h aus der Ruhelage fallengelassen. In halber Höhe über dem Boden ist
der Impuls beider Kugeln gleich
die Beschleunigung beider Kugeln gleich
die kinetische Energie beider Kugeln gleich
für jede Kugel die Summe aus potentieller und kinetischer Energie gleich groß
Keine der Aussagen trifft zu
□
□
□
□
□
Frage 90
Auf einer schiefen Ebene mit dem Neigungswinkel α = 45° befindet sich eine reibungsfrei verschiebbare
Masse von m = 70710,7 kg . Wie groß ist die parallel zur schiefen Ebene wirkende Hangabtriebskraft?
Die Erdbeschleunigung sei g = 10 m / s 2 .
500 N
5000 N
500 kN
50000 N
707107 N
□
□
□
□
□
Frage 91
Bei Reibungskräften auf der Erdoberfläche unterscheidet man zwischen Coulombschen und
Newtonschen Kräften. Markieren Sie die richtige Aussage!
□
□
□
□
□
Coulombsche und Newtonsche Reibungskräfte sind geschwindigkeitsabhängig.
Nur die Coulombsche Reibung hängt von der Geschwindigkeit ab.
Coulombsche und Newtonsche Reibungskräfte sind proportional zur Normalkraft.
Nur die Coulombsche Reibung ist proportional zur Normalkraft.
Die Newtonsche Reibung ist immer proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit.
Frage 92
Ein Körper mit gegebener Masse m und der Auflagefläche A gleitet mit konstanter Geschwindigkeit v
eine schiefe Ebene herab. Für die Gleitreibungskraft FGR gelten dann folgende drei Aussagen:
□
□
□
□
□
□
FGR
FGR
FGR
FGR
ist proportional zu v
ist proportional zu m
ist proportional zu A
ist proportional zu µ G
FGR ist proportional zu v 2
FGR ist unabhängig von A
23
Frage 93
Während eine Kugel reibungsfrei einen Hügel mit den in der Abbildung gezeigtem Profil hinabrollt,
nimmt ihre Geschwindigkeit zu und ihre Beschleunigung ab
nimmt ihre Geschwindigkeit ab und die Beschleunigung zu
nimmt ihre Geschwindigkeit zu und die Beschleunigung bleibt konstant
nimmt ihre Geschwindigkeit zu und ihre Beschleunigung zu
bleiben Geschwindigkeit und Beschleunigung konstant
nehmen Geschwindigkeit und Beschleunigung ab
□
□
□
□
□
□
Frage 94
Ein Körper mit der Masse m = 8 kg liegt auf einer schiefen Ebene, die gegen die Horizontale um den
Winkel ϕ = 5°30' geneigt ist. Auf ihn wirkt die Gewichts- oder Schwerkraft FS . Wie groß ist der Betrag
der Hangabtriebskraft FT ?
m
FT
ϕ F
N
FS
ϕ
□
□
□
□
□
□
FHR
75,22 N
78,12 N
7,52 N
7,81 N
79,28 N
8N
Frage 95
Ein Eisstock hat die Masse 8,0 kg. Die Gleitreibungszahl auf Eis ist µ G = 0,01 und der
Haftreibungskoeffizient ist µH = 0,1. Markieren Sie alle richtigen Antworten!
□
□
□
□
□
□
Die Gleitreibungskraft ist 0,08 kg.
Die Gleitreibungskraft ist 0,08 N.
Die Gleitreibungskraft ist 0,8 N.
Die maximale Haftkraft ist 0,8 N.
Die maximale Haftkraft ist 8 N.
Die maximale Haftkraft ist 8 N.
24
Frage 96
Welche der unten angeführten Sätze sind richtig?
□
□
□
□
Bei Schnee bedeutet größere Auflagefläche größere Gleitreibungskraft.
Bei Schnee bedeutet größere Auflagefläche kleinere Gleitreibungskraft.
Bei Schnee ist die Gleitreibungskraft von der Größe der Auflagefläche unabhängig.
Bei Schnee ist der Gleitreibungskoeffozient größer als der Haftreibungskoeffizient
Frage 97
Ein Pferdegespann zieht anlässlich des CHIO Aachen (Concours Hippique International Officiel) einen
800 kg schweren Wagen auf waagerechter Straße gegen die Rollreibungskraft mit einer konstanten
Zugkraft von 400 N. Anschließend werden zusätzlich 1600 kg aufgeladen.
□
□
□
□
□
□
Der Rollreibungskoeffizient ist anfangs 0,5.
Der Rollreibungskoeffizient ist anfangs 0,05.
Der Rollreibungskoeffizient ändert sich durchs Beladen nur unwesentlich.
Der Rollreibungskoeffizient wird durchs Beladen größer.
Die Pferde müssen nach dem Beladen mit 800 N ziehen.
Die Pferde müssen nach dem Beladen mit 1200 N ziehen.
Frage 98
Bei der Bestimmung des Haftreibungskoeffizienten eines Gleitlagerwerkstoffes aus einem Sonderstahl
wird auf der schiefen Ebene ein Haftreibungswinkel ϕ H = 9°20' ermittelt. Wie groß ist der
Haftreibungskoeffizient?
□
µH = 9,20
□
µH = 0,920
□
µH = 0,162
□
µH = 0,164
□
□
µH = 0,164 N
Berechnung erfordert Angabe der Oberflächenbeschaffenheit
Frage 99
3
Eine 10 mm dicke Kreisscheibe aus Stahl, ρ = 7,8 g/cm , r = 300 mm, rotiert mit einer
Winkelgeschwindigkeit ω = 4,0 rad/s um ihren Mittelpunkt. Wie groß ist die Drehzahl n der Scheibe?
□
□
□
□
□
□
n=4
n = 4/s
n = 4/min
n = 0,637/s
n = 0,637
n = 1,27/s
25
Frage 100
3
Eine 10 mm dicke Kreisscheibe aus Stahl, ρ = 7,8 g/cm , r = 300 mm, rotiert mit einer
Winkelgeschwindigkeit ω = 4,0 rad/s um ihren Mittelpunkt. Wie groß ist ihre Umfangsgeschwindigkeit v?
□
□
□
□
□
□
v = 120 m/s
v = 12 m/s
v = 1,20 m/s
v = 0,120 m/s
v = 4,0 m/s
v = 229 m/s
Frage 101
3
Eine 10 mm dicke Kreisscheibe aus Stahl, ρ = 7,8 g/cm , r = 300 mm, rotiert mit einer
Winkelgeschwindigkeit ω = 4,0 rad/s um ihren Mittelpunkt. Wie groß ist ihre kinetische Energie Ekin?
□
Ekin =
□
Ekin =
□
Ekin =
□
Ekin =
□
Ekin =
□
Ekin =
1
mv 2 =
2
1
mv 2 =
2
1 2
Jω =
2
1 2
Jω =
2
1 2
Jω =
2
1 2
Jω =
2
15,88 J
15,88 kJ
15,88 J
7,94 J
7,94 W
7,94 kJ
Frage 102
An einem ruhenden Fahrzeug, mK = 120000 g, wird eine Beschleunigungsarbeit von 950 J verrichtet.
Welche Geschwindigkeit erreicht es (ohne Berücksichtigung von Reibungskräften)?
□
□
□
□
□
v = 3,98 m/s
v = 15,83 m/s
v = 0,398 m/s
v = 1,583 m/s
v = 3,98 cm/s
Frage 103
Ein Auto, m = 1,360 t, fährt mit einer Geschwindigkeit von 180 km/h. Wie groß ist seine
Bewegungsenergie Ekin?
□
□
□
□
□
□
Ekin = 7,94 kJ
Ekin = 1,70 kJ
Ekin = 1,70 MJ
Ekin = 1,70 GJ
Ekin = 22,03 MJ
Ekin = 22,03 kJ
26
Frage 104
Ein Auto, m = 1360 kg, fährt mit einer Geschwindigkeit von 180 km/h. Durch eine konstante
Reibungskraft FR wird das Fahrzeug bei einem Bremsvorgang innerhalb von 10 s zum Stillstand gebracht.
Welche Beschleunigung a wird durch diese Kraft bewirkt?
□
□
□
□
□
a = 18 m/s²
a = 18 m/h²
a = - 5 m/s²
a = 5 m/s²
a = 0,5 m/s²
Frage 105
Ein Auto, m = 1360 kg, fährt mit einer Geschwindigkeit von 180 km/h. Durch eine konstante
Reibungskraft FR wird das Fahrzeug bei einem Bremsvorgang innerhalb von 10 s zum Stillstand gebracht.
Wie groß ist der Bremsweg sB des Autos?
□
□
□
□
□
□
sB = 250 m
sB = 25 m
sB = 3240 m
sB = 324 m
sB = 10 m
sB = 9,81 m
Frage 106
Mit welcher Geschwindigkeit kann ein Körper, mK = 60 kg, durch eine mechanische Leistung von 650 W
senkrecht hochgehoben werden?
□
□
□
□
□
□
v = 0,398 m/s
v = 1,104 m/s
v = 3,98 m/s
v = 6,0 m/s
v = 60 m/s
v = 4,65 m/s
Frage 107
Ein ruhender Stahlquader der Masse m = 1,5 kg soll auf einer waagerechten Stahlplatte in Bewegung
gesetzt werden. Welche Arbeit wird dabei gegen die Haftreibungskraft verrichtet?
Daten: µH (Stahl-Stahl) = 0,15; µ G (Stahl-Stahl) = 0,05
□
□
□
□
□
□
WR
WR
WR
WR
WR
WR
= 1,5 J
= 0J
= 0,15 J
= 2,21 J
= 0,74 J
= 0,075 J
27
Frage 108
Jede Bewegung auf einer gekrümmten Bahnkurve ist stets eine
□
□
□
□
□
gleichförmige Bewegung
gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Bewegung ohne Beschleunigung
ungleichmäßig beschleunigte Bewegung
krummlinige Bewegung mit negativer Beschleunigung
Frage 109
Die Arbeit, die gegen eine an einem Körper angreifende dissipative Kraft verrichtet wird,
□
□
□
□
□
erhöht die potentielle Energie des Körpers
wird als kinetische Energie des Körpers gespeichert
erhöht die mechanische Energie des Körpers
wird ständig in Wärmeenergie umgewandelt
stimmt mit der Wirkung von konservativen Kräften überein
Frage 110
Wie groß ist die Auftriebskraft
FA , den ein Holzwürfel von a = 15 cm Kantenlänge und der Dichte
3
ρH = 0,750 g/cm beim völligen Eintauchen in Wasser ( ρ W = 1000 kg / m 3 ) erfährt?
□
□
□
□
□
FA
FA
FA
FA
FA
= 3375 N
= 33108 N
= 33108 N
= 33,1 N
= 32,9 N
Frage 111
Wie groß ist die Auftriebskraft
FA , den eine Si-Kugel vom Radius r = 1,68389 cm beim völligen
Eintauchen in Wasser ( ρ W = 1000 kg / m 3 ) erfährt?
□
□
□
□
□
□
FA
FA
FA
FA
FA
FA
= 3375 N
= 20000 N
= 2 kN
= 196,2 N
= 0,1962 N
= 19,62 N
28
Frage 112
Durch zwei Rohre mit laminarer Strömung wird Wasser gepumpt. Die Rohre haben folgende
Abmessungen:
Länge l1 = 2m
Länge l2 = 1 m
Rohr 1
Rohr 2
Radius r1 = 2 cm
Radius r2 = 1 cm
Durch geeignete Wahl der Volumenstromstärken I V,1 und IV,2 werde sichergestellt, dass der Druckabfall
∆p in beiden Rohren identisch ist.
In welchem Verhältnis steht die Wassermenge V1, die in einer Sekunde durch das Rohr 1 fließt, zur
Wassermenge V2, die in derselben Zeit durch Rohr 2 fließt?
□
□
□
□
□
V1:V2 = 1:1
V1:V2 = 2:1
V1:V2 = 4:1
V1:V2 = 8:1
V1:V2 = 16:1
Frage 113
Eine zähe Flüssigkeit fließt in laminarer Strömung von links nach rechts mit konstanter
Volumenstromstärke IV durch das skizzierte Rohr. Die eingezeichneten Rohrabschnitte besitzen gleiche
Längen: l12 = l34
∆P34
∆P12
l
1 12 2
3
l 34
4
Dann ist der Druckabfall ∆p 12 zwischen den Punkten 1 und 2
□
kleiner als der Druckabfall ∆p 34 zwischen den Punkten 3 und 4
□
größer als der Druckabfall ∆p 34 zwischen den Punkten 3 und 4
□
□
□
gleich dem Druckabfall ∆p 34 zwischen den Punkten 3 und 4
ohne Angabe der Stromstärke nicht vergleichbar
keine der obigen Aussagen trifft zu
29
Frage 114
Auf einer Waage befindet sich ein vollständig mit Wasser gefülltes Überlaufgefäß (siehe Skizze). Die
Waage zeigt eine Gesamtmasse m = 8,0 kg an. Legt man vorsichtig ein Metallstück (Masse: 1 kg, Dichte:
3
10 g/cm ) in das Wasser, so wird dabei ein Teil des Wassers auslaufen.
Waage
Welche Masse zeigt die Waage anschließend an?
□
□
□
□
□
7,9 kg
8,0 kg
8,1 kg
8,9 kg
9,0 kg
Frage 115
Das Hagen-Poiseuille-Gesetz der Strömung durch enge Rohre gilt
□
□
□
□
□
nur für turbulente Strömungen von viskosen Flüssigkeiten
nur für laminare Strömungen von viskosen Flüssigkeiten
nur für ideale (reibungsfreie) Flüssigkeitsströmungen
für viskose Flüssigkeiten unabhängig von der Art der Strömung
für beliebige Flüssigkeiten bei beliebigen Strömungen
Frage 116
Welche der folgenden Eigenschaften trifft nicht zu?
Beim Eintauchen einer Glaskapillare in eine benetzende Flüssigkeit beobachtet man, dass die Flüssigkeit
in der Kapillare hochsteigt.
□
□
□
□
□
Das Phänomen wird als Kapillaraszension bezeichnet.
Die Adhäsion zwischen Glas und Flüssigkeit ist größer als die Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit.
Die Steighöhe ist abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit.
Die Steighöhe ist abhängig vom Radius der Kapillare.
Die Steighöhe ist proportional zur Oberflächenspannung der Flüssigkeit.
30
Frage 117
Zwei kleine Abwasserrohre mit den lichten Weiten d1 = 24 cm und d 2 = 38 cm sollen durch ein einziges
Rohr mit ansonsten gleicher Querschnittsfläche ersetzt werden. Wie groß muss dazu dessen
Durchmesser d gewählt werden?
d = 24 cm
d = 38 cm
d = 44,9 cm
d = 62 cm
d = 71,9 cm
d = 31 cm
□
□
□
□
□
□
Frage 118
Schätzen Sie die Größenordnung der mittleren Wasserführung (Stromstärke I V ) des Rheins bei Mainz,
wenn die Strömungsgeschwindigkeit mit etwa v ≈ 1 m/s angenommen werden kann! Weitere Daten:
Flussbreite ≈ 400 m, mittlerer Pegelstand ≈ 3 m
□
IV ≈ 1 m3 / s
□
I V ≈ 10 m 3 / s
□
I V ≈ 100 m 3 / s
□
I V ≈ 1000 m 3 / s
□
I V ≈ 10000 m 3 / s
□
I V ≈ 100000 m 3 / s
Frage 119
Ein Körper bewegt sich und erfährt dabei eine geschwindigkeitsproportionale Reibungskraft FR = k ⋅ v .
Welche SI-Einheit hat die Proportionalitätskonstante k?
□
□
□
□
□
-1
kgs
-1
kgm
-1
kgms
-1
kgm s
-2
kgms
Frage 120
Gegeben sei eine reibungsbehaftete Flüssigkeit, die mit konstanter Geschwindigkeit v durch ein Rohr
strömt. Angenommen die dynamische Viskosität dieser Flüssigkeit könnte kontinuierlich immer weiter
verkleinert werden. Dann ergibt sich im Grenzfall eines idealen strömenden Mediums für die ReynoldsZahl R e :
□
Re = 0
□
Re nicht definiert
□
Re = ∞
□
R e hängt von der Art des strömenden Mediums ab
□
R e hängt vom Strömungstyp laminar/turbulent des idealen Fluids ab
31
Frage 121
Welche Aussage über strömende Flüssigkeiten trifft nicht zu?
Das Hagen-Poiseuille-Gesetz gilt nur bei laminarer Strömung.
Das Hagen-Poiseuille-Gesetz gilt nur bei reibungsfreier Strömung.
Der Strömungswiderstand erhöht sich beim Übergang von laminarer zu turbulenter
Strömung.
Beim Überschreiten eines kritischen Wertes der Reynoldszahl kann es zum Übergang von
laminarer zu turbulenter Strömung kommen.
Für inkompressible Flüssigkeiten gilt die Kontinuitätsgleichung
□
□
□
□
□
Frage 122
Notwendige Voraussetzungen für die Gültigkeit des Gesetzes von Hagen-Poiseuille sind unter anderem,
dass
(1)
(2)
(3)
(4)
□
□
□
□
□
die Flüssigkeit reibungsfrei fließt
die Strömung laminar ist
die Rohrquerschnittsfläche kreisförmig ist
die Strömungsgeschwindigkeit an allen Punkten des Rohrquerschnittes den gleichen Wert besitzt
nur 1 und 2 sind richtig
nur 2 und 3 sind richtig
nur 3 und 4 sind richtig
nur 1, 2 und 3 sind richtig
nur 2, 3 und 4 sind richtig
Frage 123
Bei der lamiaren Strömung einer newtonschen Flüssigkeit durch eine Kapillare mit kreisförmigen
Querschnitt wird die Volumenstromstärke doppelt so groß, wenn man unter Konstanthaltung aller übrigen
Parameter
□
□
□
□
□
eine Kapillare mit doppeltem Durchmesser wählt
eine Kapillare mit der vierfachen Querschnittsfläche verwendet
eine Flüssigkeit mit der doppelten Viskosität nimmt
die Druckdifferenz zwischen den Enden der Kapillare verdoppelt
eine Kapillare von doppelter Länge benutzt
Frage 124
Ein Körper der Masse m = 2 kg hat ein Volumen von V = 800 cm 3 . Er hängt an einer Federwaage und
taucht vollständig in Wasser ein. Dann zeigt die Federwaage folgende Kraft an ( g = 10 m / s 2 )
□ 800 N
□ 20 N
□ 28 N
□ 12 N
□ 1,6 N
32
Frage 125
Welche Dichte
ρ besitzt ein Gas, das mit einer Geschwindigkeit v = 50 m / s durch eine Rohrleitung
strömt, wenn mit dem Prandlschen Staurohr ein Druck von p dyn = 7,50 kPa gemessen wird?
□
ρ = 0,006 kg / m3
□
ρ = 0,012 kg / m3
□
ρ = 0,06 kg / m3
□
ρ = 0,6 kg / m3
□
ρ = 1,2 kg / m3
□
ρ = 6 kg / m3
Frage 126
Welche Strömungsgeschwindigkeit v besitzt ein Gas der Dichte
ρ = 2 kg / m 3 , bei dem in der Rohrleitung
mit dem Prandlschen Staurohr ein Druck von p dyn = 1,60 kPa gemessen wird?
□
□
□
□
□
□
v = 40 m/s
v = 20 m/s
v = 10 m/s
v = 1,79 m/s
v = 17,89 m/s
v = 3,14 m/s
Frage 127
Die Reynoldszahl ist wie folgt definiert: R e =
ρ⋅v⋅d
η
Geben Sie mit Hilfe einer Dimensionsanalyse die Einheit [ R e ] an!
□
[R e ] = Pa
[R e ] = Pa ⋅ s
[R e ] = η
□
[R e ] =
□
[R e ] = 1
[R e ] = N
□
□
□
1
m
33
Frage 128
Für reale Rohrströmungen durch glatte (lineare) Rohre (Rohrlänge l; Rohrdurchmesser d) gilt immer
(ohne Ausnahme):
□
Re = 0
□
□
Re = 2320
□
∆pV = λ
□
λ <0
□
∆pV = 6 πηrv
η =0
l v2
ρ
d 2
Frage 129
Welche der folgenden Aussagen sind richtig?
Die dynamische Viskosität ist eine stoffspezifische Größe, welche
die Zähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen quantitativ beschreibt
in Gasen mit wachsender Temperatur abnimmt
in Flüssigkeiten mit abnehmender Temperatur zunimmt
die Einheit [η] = Pa ⋅ s besitzt
mit wachsender Dichte des fluiden Mediums zunimmt
die unabhängig von der Temperatur des fluiden Mediums ist.
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Frage 130
Aus einem senkrecht nach unten gerichteten zylindrischem Rohr (Innendurchmesser d = 10 mm)
fließt Wasser mit konstanter Stromstärke I V und verlässt die Rohrmündung mit über dem gesamten
Rohrquerschnitt konstanter Ausflussgeschwindigkeit von v 0 = 10 cm/s. Berechnen Sie die
kg
Stromstärke I V . Weitere Daten: ρ = 1000 3 und η = 1⋅10 −3 Pa s .
m
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IV
IV
IV
IV
IV
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IV = 7,85 ⋅ 10 −6 m³/s
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= 31,4 m³/s
= 7,85 m³/s
= 3,14 m³/s
= 0,314 m³/s
= 785,4 m³/s
34
Frage 131
Aus einem senkrecht nach unten gerichteten zylindrischem Rohr (Innendurchmesser d = 10 mm) fließt
Wasser mit konstanter Stromstärke I V und verlässt die Rohrmündung mit über dem gesamten
Rohrquerschnitt konstanter Ausflussgeschwindigkeit von v 0 = 10 cm/s. Berechnen Sie die Reynoldszahl
an der Rohrmündung!
kg
Weitere Daten: ρ = 1000 3 und η = 1⋅10 −3 Pa s .
m
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Re = 1
Re = 10
Re = 100
Re = 1000
Re = 10000
Re = 100000
Frage 132
Durch eine Wasserleitung mit kreisförmigen Querschnitt (Radius r = 1 cm) fließen pro Minute 30 l
Wasser. Wie groß ist bei stationärer Strömung ist bei stationärer Strömung die mittlere
kg
Strömungsgeschwindigkeit des Wassers? Weitere Daten: ρ = 1000 3 und η = 1⋅10 −3 Pa s .
m
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v
v
v
v
v
v
= 0,0159 m / s
= 0,159 m / s
= 1,59 m / s
= 15,9 m / s
= 159 m / s
= 1592 m / s
Frage 133
Durch eine Wasserleitung mit kreisförmigen Querschnitt (Radius r = 1 cm) fließt bei stationärer Strömung
kg
Wasser mit einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit von v = 1,59 m / s . Weitere Daten: ρ = 1000 3 und
m
η = 1 ⋅ 10 −3 Pa s . Um welchen Strömungstyp handelt es sich? Die Strömung verhält sich
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ideal
virulent
laminar
turbulent
deterministisch
35
Frage 134
Eine schwimmende Kugel mit dem Außen-Durchmesser D = 2 m taucht in Wasser mit der Dichte
ρ W = 1000 kg / m 3 h = 1,0 m tief ein. Welche Masse m K besitzt die Kugel?
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mK
mK
mK
mK
mK
mK
= 2094 kg
= 4189 kg
= 1047 kg
= 4,188 kg
= 2,094 kg
= 3141 kg
Frage 135
Durch eine gerade Leitung aus glattem PE-Rohr (DN 50) mit Innendurchmesser d = 50 mm und einer
Länge von l = 100 m strömt Erdgas H ( ρ = 0,783 kg / m 3 ; η = 10,8 ⋅ 10 −6 Pa ⋅ s ) mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von v = 0,276 m/s. Berechnen Sie den Rohrreibungskoeffizienten λ !
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λ
λ
λ
λ
λ
λ
= 0,01
= 0,064
= 1000
= 0,783
= 0,0000108
= 0,03164
Frage 136
Durch eine gerade Leitung aus glattem PE-Rohr (DN 50) mit Innendurchmesser d = 50 mm und einer
Länge von l = 100 m strömt Erdgas H ( ρ = 0,783 kg / m 3 ; η = 10,8 ⋅ 10 −6 Pa ⋅ s ). Berechnen Sie den
Rohrreibungskoeffizienten λ bei einer Strömungsgeschwindigkeit von v = 2,76 m/s!
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λ
λ
λ
λ
λ
λ
= 0,01
= 0,064
= 10000
= 0,783
= 0,0143
= 0,03164
Frage 137
Durch eine gerade Leitung aus glattem PE-Rohr (DN 50) mit Innendurchmesser d = 50 mm und einer
Länge von l = 100 m strömt Erdgas H ( ρ = 0,783 kg / m 3 ; η = 10,8 ⋅ 10 −6 Pa ⋅ s ). Berechnen Sie den
Rohrreibungskoeffizienten λ bei einer Strömungsgeschwindigkeit von v = 82,8 m/s!
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λ
λ
λ
λ
λ
λ
= 0,0143
= 0,064
= 300000
= 0,783
= 0,0000108
= 0,03164
36
Frage 138
3
Wie viel Liter Wasser strömen bei einem Volumenstrom von 2,6 m /h in 3,5 min durch eine Rohrleitung?
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∆V = 9,1 L
□
∆V = 91 L
□
∆V = 9100 L
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∆V = 152 L
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∆V = 15,2 L
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∆V = 1517 L
Frage 139
Durch ein Rohr mit der Nennweite DN 80 strömt ein Gas mit der Geschwindigkeit v = 1,80 m/s. Wie groß
ist der Volumenstrom im Rohr? Markieren Sie alle richtigen Antworten!
□
IV = 32,6 m3 / h
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IV = 9048 m3 / h
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IV = 36191 m3 / h
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IV = 9,048 ⋅ 10 −3 m3 / s
IV = 9,048 L / s
IV = 32,6 L / s
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Frage 140
2
Durch ein Rohr mit dem Querschnitt A = 8,5 cm strömt eine Flüssigkeit mit einem Volumenstrom von
3
3,25 m /h. Wie groß ist die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit?
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v = 0,382 m/s
v = 3824 m/s
v = 38,2 m/s
v = 10,6 m/s
v = 0,106 m/s
v = 1,06 m/s
Frage 141
3
In einer Rohrleitung erzeugt fließendes Wasser, ρ = 1 g/cm , einen dynamischen Druck
pdyn = 30,5 kPa. Wie groß ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers?
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v = 7,81 m/s
v = 247 m/s
v = 78,1 m/s
v = 781 m/s
v = 2,47 m/s
v = 0,0037 m/s
37
Frage 142
Welche Auftriebskraft FA erfährt ein 80 L-Fass, das zu 65 % seines Volumens in Wasser,
3
ρ = 1 g/cm , eintaucht?
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FA = 785 N
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FA = 80 N
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FA = 52 N
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FA = 510 N
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FA = 0,785 N
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FA = 0,51 N
Frage 143
Durch eine horizontale (zylindrische) Rohrleitung (Länge l = 250 m; Innendurchmesser d = 8 cm) soll
Ethanol mit einem konstanten Volumenstrom von IV = 100 L / s transportiert werden. Dazu wird eine
Pumpe eingesetzt, die den zwischen Anfang und Ende der Rohrleitung herrschenden Druckverlust von
∆p V = 8,473 bar kompensiert. Welche mechanische Pumpleistung P ist dazu mindestens erforderlich?
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P = 8,47 W
P = 84,7 W
P = 847 W
P = 8,47 kJ
P = 8,47 kW
P = 84,7 kW
Frage 144
Die Nordex Schwachwindanlage N 131 besitzt etwa r = 66,145 m lange Rotorblätter (mit Nabe) und
erreicht bei einer Mindestwindgeschwindigkeit von v min = 9,1 m/s ihre Nennleistung P. Wie groß ist ihre
Nennleistung, wenn für die Luftdichte ρL = 0,00129 g / cm3 und den Leistungsbeiwert c p = 0,45 gilt?
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P = 800 kW
P = 1,5 MW
P = 2,4 MWW
P = 3 MW
P = 5 MW
P = 7,5 MW
Version Oktober 2016
38