t in einem

1. Schulaufgabe aus der Physik am 18.1. 2008
F T 11 A / B
Name
1.0 Gegeben ist das folgende v(t)-Diagramm für einen Wagen. Für die Zeitabschnitte gilt:
1) 0 < t < 1,0s ; 2) 1,0 < t < 5,0s; 3) 5,0 < t < 10s; 4) 10 < t < 12s; 5) 12 < t < 14,5s
Dabei sind s, v und a nach rechts positiv zu zählen, nach links negativ.
Zur Zeit t = 0 steht der Wagen am Ausgangsort, also: s(0)=0.
In die Zeichnung dürfen (sollen) Werte eingetragen werden.
v in m/s






t in s










 
 






















1.1 Geben Sie die Zeitabschnitte (1; 2 ; 3; 4 und / oder 5) an, in denen sich der Wagen nach
rechts 
bewegt.



1.2 Geben
Sie
 die Zeitabschnitte an, in denen der Wagen langsamer wird.



 die Zeit an, nach der sich der Wagen am weitesten nach rechts vom Ausgangsort
1.3 Geben
Sie
entfernt hat, und ermitteln Sie die zugehörige Entfernung.
1.4 Tragen Sie in das Diagramm farbig die jeweilige Beschleunigung farbig (nicht rot geeigneter Maßstab!) ein.
1.5 Tragen Sie in das Diagramm deutlich sichtbar den Zeitpunkt t0 ein (annähernd) , zu dem der
Wagen wieder den Ausgangsort erreicht hat, und begründen Sie Ihre Wahl. Eine Rechnung
ist erforderlich.
1.6 Der Treibstoffverbrauch hängt nicht davon ab, wie weit sich der Wagen vom Ausgangs- ort
entfernt hat, sondern wie viele Meter sich der Wagen insgesamt bewegt hat. Ermitteln sie den
insgesamt zurückgelegten (Bewegungs-) Weg des Wagens zur Zeit t0 .
1. Schulaufgabe aus der Physik am 18.1. 2008
F T 11 A / B
2.0 Ein Stein wird aus der Höhe h = 0 senkrecht nach oben geworfen, und schlägt nach der Zeit
T wieder auf dem Boden (h = 0) auf dem Boden auf.
2.1 Geben Sie an, welche der vier Diagramme den senkrechten Wurf nach oben beschreiben,
und ergänzen Sie bei den richtigen Diagrammen die Beschriftung. Kennzeichnen Sie auch
(durch deutliches Durchstreichen – Lineal! ) der falschen Antwort Ihre Wahl.








































































































FALSCH


RICHTIG
FALSCH
RICHTIG
FALSCH
RICHTIG






FALSCH RICHTIG





2.2 Ermitteln Sie die Geschwindigkeit (Betrag und Richtung) und die momentane
Höhe nach


einer Zeit t = 3,0s. Markieren Sie die so bestimmten Größen farbig (nicht rot) im jeweiligen




Diagramm. Bem.: Stattdessen ist auch eine (umständliche!) Berechnung erlaubt.




v (3,0s) =
h( 3,0s) =
3.0 Ein Jäger schießt aus einer Höhe von 1,50m (Schulterhöhe). Er hält das Gewehr in einem
absolut ebenem Gelände dabei genau waagrecht. Die „Kugel“ schlägt nach
x = 83,0 m auf dem Boden auf.
3.1 Zeigen Sie allgemein, dass in einem
geeigneten Koordinatensystem für den
waagrechten Wurf gilt:
y=
g 2
x
2v 02
3.2 Ermitteln Sie die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses.
3.3 Geben Sie an, aus welcher Höhe man bei doppelter Anfangsgeschwindigkeit 2 v0
abschießen müsste, damit das Geschoss wieder nach x = 83,0 m auf dem Boden
aufschlagen würde. Begründen Sie Ihre Aussage. (Die Lösung der Aufgabe 3.2 ist für diese
Teilaufgabe nicht unbedingt erforderlich, darf aber verwendet werden).
1. Schulaufgabe aus der Physik am 18.1. 2008
F T 11 A / B
Versuchsauswertung
Bei der experimentellen Bestimmung der Fallbeschleunigung g wurde ein Probekörper der
Masse 4,000 kg in verschiedenen Höhen h durch einen Elektromagneten festgehalten.
Wird der Stromfluss durch den Elektromagneten unterbrochen, so durchfällt der
Probekörper die Höhe h. Gleichzeitig wird eine angeschlossene Stoppuhr gestartet.
Durchfällt der Körper die Höhe h, so wird eine Lichtschranke ausgelöst, wodurch die
Stoppuhr angehalten wird und die Fallzeit t abgelesen werden kann.
Dieser Versuch wird für verschiedene Fallhöhen (h1…h5) wiederholt.
Wertetabelle (gemessene Werte):
Messwert Nr.
1
2
Fallhöhe h in cm
100,0
300,0
Fallzeit t in s
0,45
0,78
3
500,0
1,00
4
700,0
1,18
5
1000,0
1,44
Aufgabenstellung:
1. Übernehmen Sie die Wertetabelle auf ein kariertes Blatt und zeigen Sie rechnerisch,
dass im Rahmen der Messgenauigkeit folgende Beziehung gilt: h∼t2 (4BE)
2. Werten Sie die Messreihe graphisch aus und bestimmen Sie aus dem Graphen den
Wert für die Fallbeschleunigung g. (8BE)
1. Schulaufgabe aus der Physik am 18.1. 2008
F T 11 A / B
Lösungen
1.0 Gegeben ist das folgende v(t)-Diagramm für einen Wagen. Für die Zeitabschnitte gilt:
1) 0 < t < 1,0s ; 2) 1,0 < t < 5,0s; 3) 5,0 < t < 10s; 4) 10 < t < 12s; 5) 12 < t < 14,5s
Dabei sind s, v und a nach rechts positiv zu zählen, nach links negativ.
Zur Zeit t = 0 steht der Wagen am Ausgangsort, also: s(0)=0.
In die Zeichnung dürfen (sollen) Werte eingetragen werden.
a in
m
s2
v in m/s





2

8
t in s










 
 



Flächen:







-6,25
-12,5


-10











1.1 Geben Sie die Zeitabschnitte (1; 2 ; 3; 4 und / oder 5) an, in denen sich der Wagen nach
rechts bewegt.


1, 2 


1.2 Geben Sie die
Zeitabschnitte an, in denen der Wagen langsamer wird.

2, 5 






1.3 Geben Sie die
Zeit an, nach der sich der Wagen am weitesten nach rechts vom Ausgangsort
entfernt hat, und ermitteln Sie die zugehörige Entfernung.
t = 5,0s ; d = 10m 

1.4 Tragen Sie in das Diagramm farbig die jeweilige Beschleunigung farbig (nicht rot –
geeigneter Maßstab!) ein. 
1.5 Tragen Sie in das Diagramm deutlich sichtbar den Zeitpunkt t0 ein (annähernd) , zu dem der
Wagen wieder den Ausgangsort erreicht hat , und begründen Sie Ihre Wahl. Eine
Rechnung ist erforderlich.
Die Flächen oberhalb und unterhalb der t – Achse müssen sich aufheben. 
1.6 Der Treibstoffverbrauch hängt nicht davon ab, wie weit sich der Wagen vom Ausgangs- ort
entfernt hat, sondern wie viele Meter sich der Wagen insgesamt bewegt hat. Ermitteln sie den
insgesamt zurückgelegten (Bewegungs-) Weg des Wagens zur Zeit t0 .
sges = (2,0 + 8,0 + 12,5 + 10 + 6,25)m; s = 39 m {38,75m }
1. Schulaufgabe aus der Physik am 18.1. 2008
F T 11 A / B
2.0 Ein Stein wird aus der Höhe h = 0 senkrecht nach oben geworfen, und schlägt nach der Zeit
T wieder auf dem Boden (h = 0) auf dem Boden auf.
2.1 Geben Sie an, welche der vier Diagramme den senkrechten Wurf nach oben beschreiben,
und ergänzen Sie bei den richtigen Diagrammen die Beschriftung. Kennzeichnen Sie auch
(durch deutliches Durchstreichen – Lineal! ) der falschen Antwort Ihre Wahl.
v in m/s

s in m





















































































Abszisse: t


















FALSCH
RICHTIG 
FALSCH







FALSCH 
RICHTIG
RICHTIG
FALSCH



RICHTIG




2.2 Ermitteln Sie die Geschwindigkeit (Betrag und Richtung)
und die momentane
Höhe nach




einer Zeit t = 3,0s. Markieren Sie die so bestimmten Größen farbig (nicht rot) im jeweiligen


Diagramm. Bem.: Stattdessen ist auch eine (umständliche!)
Berechnungerlaubt.


v (3,0s) = – 9,8 m/s
h( 3,0s) = 15m
Eintragen: ; Einheiten: 
3.0 Ein Jäger schießt aus einer Höhe von 1,50m (Schulterhöhe). Er hält das Gewehr in einem
absolut ebenem Gelände dabei genau waagrecht. Die „Kugel“ schlägt nach
x = 83,0 m auf dem Boden auf.
3.1 Zeigen Sie allgemein, dass in einem
geeigneten Koordinatensystem für den
waagrechten Wurf gilt:
x = v0t t =
g  x
1
x
; y = gt2 ; y =  
2
v0
2  v0
y=
g 2
x
2v 02
2

 

3.2 Ermitteln Sie die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses.
v02 
g  x2
; v0 =
2y
g
x
2y
mit g aus FS, y = 1,50m und x = 83,0m
v0 = 150
m
;
s
3.3 Geben Sie an, aus welcher Höhe man bei doppelter Anfangsgeschwindigkeit 2 v0
abschießen müsste, damit das Geschoss wieder nach x = 83,0 m auf dem Boden
aufschlagen würde. Begründen Sie Ihre Aussage. (Die Lösung der Aufgabe 3.2 ist für diese
Teilaufgabe nicht unbedingt erforderlich, darf aber verwendet werden).
Doppeltes v0 ergibt wegen des Quadrats ein Viertel der Höhe, also y2 = 37,5 cm
1. Schulaufgabe aus der Physik am 18.1. 2008
F T 11 A / B
Übernehmen Sie die Wertetabelle auf ein kariertes Blatt und zeigen Sie rechnerisch,
dass im Rahmen der Messgenauigkeit folgende Beziehung gilt: h∼t2
Wertetabelle (gemessene Werte): 4 Punkte (für jede Zeile 2)
Messwert Nr.
1
2
3
Fallhöhe h in
100,0
300,0
500,0
cm
Fallzeit t in s
0,45
0,78
1,01
2
t in s
2
h m
in
t2 s2
4
5
700,0
1000,0
1,19
1,43
0,2025
0,6084
1,02
1,4161
2,0449
4,9382716
4,93
4,9014802
4,9431537
4,8902147
2. Werten Sie die Messreihe graphisch aus und bestimmen Sie aus dem Graphen den
Wert für die Fallbeschleunigung g.
4 Punkte Graph: Achsenbeschriftung
(1), Messwerte eintragen (2),
Steigungsdreieck (1)
Ursprungsgerade  h∼t2 (1P)

h
9,50m
m g
 konst. 
 4,8969 2 
2
2
2
t
1,94s
s
(2P)
 g  9,79
m
(1P)
s2