alle 2. Schulaufgaben Klasse 8 II+III - mathe

Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase
1.1
Was versteht man unter dem Druck in einer Flüssigkeit bzw. in einem Gas aus
physikalischer Sicht?
1.2
Gib die Definitionsgleichung und die Einheit für die physikalische Größe Druck an.
2.
Was ist beim Volumen einer abgeschlossenen Flüssigkeit zu beobachten, wenn
man den Druck auf die Flüssigkeit erhöht?
3.
Erkläre den Druck im Teilchenmodell.
4.
Wie lautet der physikalische Fachbegriff für Druckmessgeräte?
5.
Wandle in die angegebene Einheit um.
890 hPa  ____________ bar
1030 mbar  __________________ N2  ____________________ Pa
m
6.
Der Druck in einer Wasserleitung beträgt 6,0 bar. Welche Kraft müsste aufgebracht
werden, um ein 8 mm2 großes Loch mit der Hand zu verschließen?
7.
Hydraulische Pressen werden zum Anheben schwerer Lasten eingesetzt.
a) Zeichne den prinzipiellen Aufbau einer einfachen hydraulischen Presse und
erkläre deren Funktionsweise.
b) Der Pumpkolben einer bestimmten Presse hat eine innere Querschnittsfläche
von 10 cm2 . Es steht eine maximale Pumpkraft von 250 N zur Verfügung.
Welche Querschnittsfläche muss der Lastkolben haben, damit dort Kräfte bis
15 kN entstehen?
8.
Was kann man beobachten, wenn bei verbundenen Gefäßen in eines davon Wasser
eingefüllt wird?
9.1
Was ist die Ursache für den Luftdruck in der Erdatmosphäre?
9.2
Welche Eigenart der Lufthülle (Atmosphäre) führt dazu, dass der Luftdruck mit
der Höhe abnimmt?
9.3
Gib den Wert für den Normalluftdruck (mittlerer Luftdruck in Meereshöhe) an.
RP_A0160 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0160)
www.mathe-physik-aufgaben.de
Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase
1.
Was versteht man in der Physik unter der
abgeleiteten Größe Druck (Stempeldruck in
Flüssigkeiten und Gasen)?
Definition, Formel Einheit!
2.
Rechne in die Einheit Pa um:
(1) 5,3 bar 
(2) 980 mbar 
(3) 2,5 N 2 
cm
3.
Eine Wasserpistole besteht prinzipiell aus einem Behälter mit einer Spritzdüse und
einem beweglichen Kolben (Stempel), mit dem man auf das in den Behälter
eingefüllte Wasser drücken kann.
Welcher Druck (in Pa) herrscht im Wasser, wenn senkrecht auf den Kolben der
Fläche A  2,2 cm2 die Kraft F  4,5 N wirkt.
4.
Pressluftflaschen, die von Tauchern verwendet werden, haben einen Fülldruck von
200 bar. Welche Kraft wirkt auf ein Ventil, wenn sein Verschluss eine Fläche von
1,5 cm2 aufweist?
5.
Was ist der physikalische Hintergrund für die besondere Form einer Nagelspitze und
einer Messerschneide?
6.
Welche Beobachtung kann man machen, wenn eine offene, vollständig mit Wasser
gefüllte Plastikflasche in verschiedenen Höhen mit jeweils gleich großen Löchern
versehen wird? (Dabei wird kein Wasser nachgefüllt).
7.
Beschreibe in Kurzform zwei im Unterricht durchgeführte Versuche zum Schweredruck der Luft.
8.
Gib das Archimedische Gesetz für in Wasser eingetauchte Körper an.
(Formuliere mit Worten und außerdem in der Kurzform als Formel)
9.
Ein massiver Messingklotz hat in Luft die Gewichtskraft FG, Ms  15,0 N .
Berechne die Auftriebskraft und die Haltekraft des vollständig in Wasser
eingetauchten Messingklotzes.
Ms  8,5 kg / dm3 ; Wasser  1,0 kg / dm3

RP_A0161 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0161)

www.mathe-physik-aufgaben.de
Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase
1.
Weshalb lässt sich Luft in einem Kolben (z.B. Luftpumpe) zusammendrücken,
während dies bei Wasser nicht gelingt?
2.
Beschreibe kurz aber zutreffend den Unterschied zwischen den Begriffen Kraft und
Druck (in einem Fluid).
3.
a) Wie viel mbar sind 760 Pa ?
b) Wie viel bar sind 6,4  106 Pa ?
c) Wie viel N 2 sind 1bar ?
cm
4.
Erwachsene Frauen in Deutschland haben im Mittel eine Körperoberfläche von
1,6 m2 . Wie groß ist die gesamte Druckkraft, die bei einem Luftdruck von 1000 mbar
auf die Oberfläche einer Frau einwirkt?
5.
In einem Versuch zum Schweredruck in Wasser wurde eine leere Milchtüte im
Erdgeschoß über einen Schlauch aus dem 2. Stock mit Wasser gefüllt.
Erkläre physikalisch deine Beobachtung und deren Ursache.
6.
Der Schweredruck in Wasser nimmt je 10 m Wassertiefe um 1 bar zu.
a) Welcher Schweredruck (in Pa) herrscht in einer Wassertiefe von 750 m?
b) Wie groß ist die Fläche des Sichtfensters eines Tauchbootes das in 750 m
Wassertiefe fährt, wenn das Sichtfenster in dieser Tiefe eine Kraft von
15 kN aufnimmt?
7.
Warum gleicht sich in verbundenen Gefäßen der Flüssigkeitsstand auf eine
gemeinsame Höhe an?
8.
Für die Abhängigkeit des Schweredrucks von der Eintauchtiefe erhält man bei der
grafischen Auswertung eine Gerade.
Warum entsteht keine Gerade, wenn der Luftdruck in Abhängigkeit von der Höhe
aufgetragen wird?
9.
Welche Höhe hat eine Wassersäule, die den gleichen Schweredruck erzeugt, wie
der atmosphärische Normalluftdruck? (gerundete Werte)
10.
Der Schweredruck in offenen Flüssigkeiten heißt auch ………………………………
RP_A0162 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0162)
www.mathe-physik-aufgaben.de
Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase
1.
Zwei ölgefüllte Kolben mit beweglichem Kolbenboden sind miteinander verbunden.
Die beiden Kolbenflächen sind A 1  6 cm2 und A 2  45 cm2 .
Berechne, welche Kraft F2 erforderlich ist, um die Kolben im Gleichgewicht zu
halten, wenn die Kraft F1 auf den linken Kolben 12 N beträgt?
2.
In Texas wird nach Erdgas und Erdöl gebohrt. Aus einer Erdgasquelle strömt Gas
aus, das unter einem Druck von 8 bar steht.
Welche Masse müsste eine Stahlplatte mindestens haben, die das 50 cm2 große
Bohrloch mit ihrem Eigengewicht verschließen soll? ( g  10 N / kg )
3.
Beim Freitauchen (also ohne Geräte) schaffte es im Jahre 2006 ein Taucher bis in
eine Tiefe von 180 Meter. Welcher Schweredruck herrscht in dieser Wassertiefe?
(Der Schweredruck in Wasser nimmt je 10 Meter um 1 bar zu)
4.
Drücken zwei Festkörper aufeinander spricht man von Belastung oder Druckbelastung bzw. von Flächenpressung.
Welche Belastung muss ein Parkettboden durch den Stöckelschuh einer Frau
aushalten, wenn der Absatz eine Fläche von 1,6 cm2 aufweist und die Frau den
Absatz mit einem Körpergewicht von 35 kg belastet?
5.
Ein im Wasser schwimmender Holzbalken Holz  0,8 kg / dm3 mit der Gewichts-


kraft FG Holz  125 N wird vollständig unter Wasser gedrückt. Dazu ist die Kraft
F  65 N notwendig. Berechne das Volumen des Holzbalkens.
( Wasser  1,0 kg / dm3 ; g  10 N / kg )
6.
Nenne drei unterschiedliche Arten, wie man den Gasdruck in einem
abgeschlossenen Gefäß erhöhen kann.
RP_A0163 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0163)
www.mathe-physik-aufgaben.de
Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase - Test
Lies zunächst die Frage und die gegebenen Antworten sorgfältig durch. Kreuze in
der ersten Spalte dann jeweils alle Aussagen an, die richtig sind.
Hinweis:
Statt „Betrag einer Kraft“ habe ich mich nur auf „Kraft“ beschränkt um die Texte
möglichst kurz zu halten und um nicht noch mehr zur Verwirrung beizutragen.
In einer abgeschlossenen Flüssigkeit
entsteht kein Druck
ist der Druck an allen Stellen gleich groß.
wirkt der Druck in alle Richtungen
Der Druck in einem eingeschlossenen Gas
wirkt auf alle Gefäßwände im gleichen Maße
entsteht durch die Stöße der Gasmoleküle gegeneinander und gegen die Gefäßwände
bewirkt Kräfte senkrecht auf die Begrenzungsflächen
Wenn eine Kraft von 10 N senkrecht auf eine Fläche von 1m2 wirkt,
dann beträgt der Druck 1 Pa
dann beträgt der Druck 10 Pa
dann beträgt der Druck 1 bar
Druck in einer bestimmten Wassertiefe (mit freier Oberfläche)
entsteht durch die Gewichtskraft des Wassers
bezeichnet man als Schweredruck
bezeichnet man als hydrostatischen Druck
Sind mehrere oben offene mit Wasser gefüllte Gefäße miteinander verbunden,
dann hängt die Höhe des Wasserspiegels von der Querschnittsfläche des Gefäßes ab
dann ist der Schweredruck von der Form des Gefäßes abhängig
dann steht der Wasserspiegel in allen Gefäßen gleich hoch
Unter dem hydrostatischen Druck versteht man
den Druck zwischen zwei statischen, also unbewegten Körpern
den Druck, den eine Flüssigkeit durch ihr Eigengewicht verursacht
den Druck, der in einer Hydraulikpresse vorkommt
Der Schweredruck
wird mit zunehmender Wassertiefe größer
in Wasser wirkt nicht in einem abgeschlossenen Behälter
in Wasser nimmt mit jedem Meter Wassertiefe um etwa 100 hPa zu.
ist von der Art der Flüssigkeit unabhängig
ist von der Form des Gefäßes unabhängig (hydrostatisches Paradoxon)
RP_A0164 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0164)
1 (3)
www.mathe-physik-aufgaben.de
Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Der Luftdruck
beträgt auf Meeresniveau im Mittel 1013 hPa
nimmt mir steigender Höhe zu
entsteht durch die Gewichtskraft der Luft
ist der Schweredruck der Luft
In einem abgeschlossenen Gefäß
ist der Gasdruck an allen Stellen gleich groß
steigt der Gasdruck nie über 105 Pa
können Gase und Flüssigkeiten stark komprimiert werden
Der Druck
erzeugt eine Kraft, die auf den Begrenzungsflächen senkrecht steht.
ist eine Zustandsgröße von Flüssigkeiten und Gasen
breitet sich in Flüssigkeiten und Gasen allseitig und gleichmäßig aus
Druckmessgeräte heißen zum Beispiel
Barometer
Hygrometer
Manometer
Aräometer
Eine Wassersäule von 100 Meter Höhe erzeugt am Grund einen Druck von ungefähr
1 bar
10 bar
100 bar
Ein ganz oder teilweise in Wasser eingetauchter Körper erfährt eine zusätzliche Kraft,
die in gleicher Richtung wie die Gewichtskraft des Körpers wirkt
die der Gewichtskraft des Körpers entgegen gerichtet ist
die Auftriebskraft genannt wird
Die Auftriebskraft, den ein Körper in Wasser erfährt, ist umso größer
je größer das Volumen eines Körpers ist
je kleiner das Volumen eines Körpers ist
je größer die Masse eines Körpers ist
Die Auftriebskraft, den ein Körper in Wasser erfährt
hängt von der Dichte der Flüssigkeit ab
hängt von der Masse des Körpers ab
hängt von der Masse der Flüssigkeit ab
Die Auftriebskraft eines Körpers in Wasser ist gleich
der Masse der verdrängten Wassermenge
der Gewichtskraft der vom Körper verdrängten Wassermenge
dem Gewicht der verdrängten Wassermenge
RP_A0164 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0164)
2 (3)
www.mathe-physik-aufgaben.de
Realschule
2. Physikschulaufgabe
Klasse 8 II + III
Der Auftrieb entsteht durch
den unterschiedlichen Schweredruck an Oberseite und Unterseite eines eingetauchten
Körpers
die Menge des umgebenden Wassers; je mehr Wasser umso größer der Auftrieb
die Gravitation bedingten Druckunterschied zwischen Ober- und Unterseite eines
eingetauchten Körpers
Bei einem ganz in Wasser eingetauchten Körper ist die Auftriebskraft
unabhängig vom Volumen des Körpers
unabhängig von der Masse des Körpers
unabhängig von der Eintauchtiefe
unabhängig von der Form des Körpers
Ein in Wasser eingetauchter Körper sinkt nach unten, wenn
die Gewichtskraft des Körpers größer als die Auftriebskraft ist
das Volumen des Körpers größer als seine Masse ist
die Dichte des Körpers größer als die Dichte des Wassers ist
Ein Körper, der auf dem Wasser schwimmt,
kann auch vollständig aus Eisen sein
taucht gerade so tief ein, dass Auftriebskraft und Gewichtskraft im Gleichgewicht sind
hat eine geringere Dichte, als die Dichte von Wasser
Das archimedische Prinzip gilt
in Gasen
in Flüssigkeiten
in Festkörpern
Max und Moritz sind beide 1,75 m groß. Max ist aber viel dicker als Moritz.
Max erfährt in Luft einen größeren Auftrieb als Moritz
Moritz erfährt, ganz in Wasser untergetaucht, einen kleineren Auftrieb als Max
Der Auftrieb ist für Max und Moritz immer gleich
Ein Holzbrett schwimmt auf dem Wasser. Seine Eintauchtiefe hängt ab
von der Dichte und der Höhe des Holzbretts
vom Volumen des Holzbretts
von der Masse des Holzbretts
Ein Ballon steigt nur dann in die Luft auf, wenn
er mit Sauerstoff gefüllt ist
seine mittlere Dichte kleiner als die Dichte der Luft ist
er mit Helium gefüllt ist, denn Helium ist „leichter“ als Luft
RP_A0164 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0164)
3 (3)
www.mathe-physik-aufgaben.de