insekt 70

D:\841029337.doc
17.05.17 23:01
E-Phase, 2. Klausur Physik, Lösungen
Rechnen Sie bei allen Aufgaben mit g = 10
m
s2
Aufgabe 1:
Ein Gegenstand fällt von einem 50 m hohen Turm herab (keine Luftreibung!). Nach welcher Zeit zerschellt er auf dem Erdboden? Wie groß ist der
Abstand zur Erde nach 2 Sekunden Flugzeit?
s = ½gt²
t=
2s
2·50 ms 2

 10 s
g
10 m
3,16 s
s = 0,5·10·2² m = 20 m ; Abstand = 50 m – 20 m = 30 m
Aufgabe 2:
Ein Ball wird mit einer Geschwindigkeit v0 = 20 m/s waagrecht geworfen. Mit welcher Geschwindigkeit trifft er auf eine 8 m entfernte Wand? Unter
welchem Winkel zur Wand trifft er auf? (Geben Sie bitte den kleineren der beiden möglichen Winkel an.)
s 8 m·s

 0,4 s. In genau der gleichen Zeit führt er auch einen freien Fall nach
v 20 m
m
unten durch, also: vy = g·t = 10·0,4 m/s = 4 m/s. vges = v02  vy2  400  16
= 20,4 m/s
s
v
20
= arctan 0  arctan
= 88,85°
vy
0, 4
Flugzeit nach z.B. rechts: t =
Aufgabe 3:
Jemand wirft einen Stein der Masse 200 g mit größter Kraftanstrengung senkrecht nach oben. Nach 6 Sekunden kommt der Stein wieder an der
Abwurfstelle an.
a)
Welche Anfangsgeschwindigkeit hatte der Stein? Da
T
Steig- und Fallzeit gleich sind, gilt: T = 3s, also
v0
s·m
m
 v0  T ·g  3·10
 30 . Man kann aber auch zuerst die Höhe ausrechnen und damit v0.
g
s²
s
b)
Wie hoch stieg der Stein?
c)
Welche Kraft hat die Hand auf den Stein beim Wurf ausgeübt, wenn man annimmt, dass die Hand 1 m weit mit gleichförmiger Beschleunigung
bewegt wurde?
F  m·a 
Der Stein führt 3s lang einen freien Fall durch, also: h = ½·g·t² = 5·3² m = 45 m
m·v² 0,2·30² kg·m²

 90 N
2·s
2 m·s ²
Aufgabe 4:
Bei einem Auto betrage der Bremsweg bei der Geschwindigkeit 30 km/h 7,0 m. Welche Kraft wirkt während des Bremsens auf eine Person mit der
Masse 70 kg?
F = m·a
v²
a
2·s
 F
m·v² 70·30² kg·m²

 347,22 N
2·s 2·7·3,6² m·s²
Bearbeiten Sie entweder Aufgabe 5 oder Aufgabe 6!
Aufgabe 5:
Auf der einen Seite einer Rolle, deren Masse vernachlässigt werden darf, ebenso wie die des Fadens, hängt ein
Körper der Masse m1 = 200 g, auf der anderen Seite ein Körper der Masse m2 = 202 g.
a)
Beschreiben Sie was mit dem System geschieht, wenn es sich selbst überlassen wird und begründen Sie Ihre
Aussagen.
Links hängt eine größere Masse als rechts, also wirkt hier eine größere
Gewichtskraft. Die Differenz der beiden Gewichtskräfte dient als
beschleunigende Kraft, welche die Gesamtmasse m1 + m2 nach unten
beschleunigt.
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b)
17.05.17 23:01
Mit welcher Beschleunigung setzt sich das System in Bewegung?
Fbeschl = (m1 – m2)·g = 0,002 kg · 10
N
kg
= 0,02 N
Die Beschleunigung beträgt dabei:
F
0,02 N
m
m
a

 0,04975  0,05
mges 0, 402 kg
s²
s²
Aufgabe 6:
Der berühmte Rennfahrer Mikka Schuboro rast gerade mit 300
km
über die Strecke, als eine vor sich hinträumende Biene seine Bahn kreuzt. Es wird
h
angenommen , dass das Insekt gerade in der Luft steht, also keine Eigengeschwindigkeit besitzt. Die Masse der Biene soll 3 Gramm, der Durchmesser
0,5 cm betragen. Welche Kraft wirkt auf das (nicht nachgebende) Helmvisier, wenn die Biene nach dem Aufprall einen Fleck von 0,6 mm Dicke
hinterlässt? Der Abbremsvorgang soll als gleichmäßig beschleunigte Bewegung behandelt werden.
Zur Berechnung stellt man sich die Angelegenheit am besten umgekehrt vor. Die Biene rast mit 300
den stehenden Helm zu und wird dabei natürlich bis auf 0
km
h
abgebremst. Der Veränderung des
Durchmessers entspricht also der Bremsweg.
Bremsweg s = 4,4 mm = 4,4·10-3 m
v2
3·103 ·3002 kgm2
v2
, F = m·a = m· 
 2367,42 N
a
2s
2s 2·4,4·103 ·3,62 ms 2
Formeln:
gleichförmig-geradlinige Bewegung:
v=
s
t
gleichmäßig beschleunigte Bewegung:
s=
1 2
v
,
at , a =
2
t
s=
v2
2a
senkrechter Wurf nach oben:
Steigzeit: T =
v0
g
Steighöhe: H =
v02
2g
km
h
auf