K2 Energie und Schwingungen

Kursarbeit
Physik 11/II
3.04.01
Name:..........................
1. Was versteht man unter einer harmonischen Schwingung? Woran kann man sie erkennen?
2. Eine Feder wird durch Anhängen einer Masse von 3,50 N um 80 cm verlängert.
a) Berechne die Federkonstante D der Feder.
b) Berechne die Periodendauer der Feder, wenn man eine Masse von 770g an die Feder
hängt.
3. Ein besonders energiesparender PKW hat einen CW-Wert von 0,21, eine Querschnittfläche
von 1,5 m2 und einen Rollwiderstand von 150 N.
a) Wie groß ist der Luftwiderstand bei einer Geschwindigkeit von 90 km/h? (Dichte der
Luft 1,3 kg/m3)
b) Wie viel Benzin verbraucht er auf 100 km, wenn er mit Diesel fährt, ein Liter Diesel
45.000 kJ an chemischer Energie enthält und sein Motor einen Wirkungsgrad von 23%
hat.
c) Wie schnell kann das Auto maximal einen Hang mit 2° Steigung bergab fahren, wenn
die Kraft des Motors maximal 450 N und die Masse des Autos 800 kg beträgt?
4. Lehrer M. fährt mit seinem spezialaerodynamischen Fahrrad (Luftwiderstand und Rollreibung gleich null) zum PSG. In der Präses-Held-Straße hat er eine Geschwindigkeit von
20 km/h. Er fährt ohne zu treten den Hang zum Parkplatz hoch, der drei Meter über der
Straße liegt. Welche Geschwindigkeit hat er auf dem Parkplatz?
5. Ein Pendel hat eine Länge von 10,50 m und schlägt 45° aus. Es soll die Geschwindigkeit
in seiner Ruhelage (tiefster Punkt) berechnet werden.
a) Zeichne das Pendel bei Maximalausschlag. Um wie viel befindet sich das Gewicht in
dieser Position über seiner Ruhelage? (Rechnung oder aus der Zeichnung)
b) Berechne jetzt die Geschwindigkeit des angehängten Gewichts beim Durchgang durch
die Ruhelage? (Tipp: Energiesatz).
6. Eine Pendeluhr, deren Pendel bei richtigem Gang eine Schwingungsdauer von 1s haben
soll, geht täglich 2 min vor. Wie muss die Pendellänge verändert werden, damit die Uhr
wieder richtig geht? Behandle die Pendeluhr wie ein Fadenpendel, verwende g = 9,81
m/s2 und rechne sehr genau. (Tipp: wie viele Schwingungen vollführt das Pendel an einem
Tag, wenn es richtig bzw. falsch geht?)