2. Physikschulaufgabe

Transkript

1 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten der Gase. Was ist die Brown sche Bewegung?. Kennzeichne die festen, flüssigen und gasförmigen Körper in Bezug auf die Kräfte zwischen den Teilchen. Wie heißen diese Kräfte?. Gib an, wie die Einheiten des Drucks hpa und bar definiert sind.. Nenne den Satz des Archimedes.. Die Querschnittsfläche des Pumpenkolbens einer hydraulischen Presse hat die Größe von 8 cm², die des Arbeitskolbens ist, dm² groß. Der Arbeitskolben hat eine Gewichtskraft von,5 kn. Wie groß ist die Pumpkraft, wenn eine Last von 9,0 kn gehoben wird?. Berechne die Hubhöhe bei einem Pumpweg von 50 mm.. Die Rechnung zu. setzt einen Wirkungsgrad von 00% voraus. Was ändert sich, weil in Wirklichkeit Reibungsverluste auftreten (dieselbe Last soll gehoben werden)? 4. Wie funktioniert ein Dosenbarometer? (Es genügt eine kurze Beschreibung, eine Zeichnung ist nicht nötig.) 4. Warum zeigt bei uns ein Dosenbarometer nicht den tatsächlichen Luftdruck an? 4. Zeichne den Aufbau eines Versuchs, bei dem der tatsächliche Luftdruck gemessen wurde. 4.4 Bei einem Versuch wie in 4. wurde mit einem Kolben von,0 cm Durchmesser eine Kraft von 9 N gemessen. Berechne den Luftdruck in der Einheit hpa. 5. In welcher Wassertiefe befindet sich ein U-Boot, wenn auf seine Luke von 0,40 m² eine hydrostatische Kraft von 00 kn ausgeübt wird? RP_A000 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L000)

2 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten der Gase. Nenne die charakteristischen Eigenschaften eines Festkörpers und eines Gases. Erkläre diese mit dem Teilchenmodell.. Erkläre mit Hilfe einer Skizze die Arbeitserhaltung an der hydraulischen Presse (hydraulischer Kraftwandler).. Welches allgemeine Gesetz wird hier bestätigt?. Welche Belastung wirkt auf den Boden, wenn sich eine 600 N schwere Person auf einen vierbeinigen Stuhl der Gewichtskraft 40 N setzt? (Auflagefläche eines Stuhlbeins: A 4cm ). Gib das Ergebnis in N/cm und in kn / m an.. Warum darf im Fall der Aufgabe. nicht von Druck gesprochen werden? 4. Wie kann man den Schweredruck in einer Flüssigkeit messen? (Skizze des Versuchsaufbaus und kurze Beschreibung) 4. Von welchen Größen hängt der Schweredruck ab? 4. Der Schweredruck ist von der Gefäßform unabhängig. Wie heißt diese Erscheinung? 4.4 Wo wird die Eigenschaft verbundener Gefäße praktisch genutzt? Nenne drei Beispiele. 5. Berechne die Kraft auf das Sichtfenster einer Taucherbrille (Fläche in 4,0 m Wassertiefe. A 0 cm ) 6. Ein Loch in einem Motorradreifen hat eine Querschnittsfläche von 4,8 mm. Welcher Druck (in bar) herrscht im Reifen, wenn zum Abdichten des Lochs eine Kraft von, N aufgebracht werden muss? Rechne mit folgenden Konstanten: Natürlicher Luftdruck: Ortsfaktor: g 0 m 0 N s kg p,0 bar,0 0 N m 5 L RP_A00 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L00)

3 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten der Gase. Wie groß ist die Kraft auf das Trommelfell ( A 0,5 cm ) eines Tauchers in 5,0 m Wassertiefe?. Wie groß ist die Dichte von Benzin, wenn eine 80 cm hohe Benzinsäule denselben Schweredruck erzeugt wie eine 59 cm hohe Wassersäule?. Leite die Formel für den Schweredruck her. 4. Welche Nutzlast (in kg) kann ein heliumgefüllter Ballon mit dem Volumen 50 m³ tragen, wenn das Ballonmaterial 50 kg wiegt? (, kg / m ; 0,8 kg / m ) Luft He 5. Erkläre die Funktionsweise des Aräometers. 6. Wie tief (Maß x) taucht ein 0 cm dicker Holzbalken (mit quadratischer Querschnittsfläche) in Wasser ein? ( 0,65 kg / dm ;,0 kg / dm ) Holz Wasser Rechne mit folgenden Konstanten: Natürlicher Luftdruck: Ortsfaktor: g 0 m 0 N s kg 5 pl 0 hpa 0 Pa RP_A00 **** Lösungen Seiten (RP_L00)

4 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten der Gase. Charakterisiere kurz die festen, flüssigen und gasförmigen Körper in Bezug auf ihr Volumen und ihre Form, die Stärke der Kohäsionskräfte, die Art der Wärmebewegung der kleinsten Teilchen. Volumen und Form Festkörper Flüssigkeit Gas Kohäsionskräfte Wärmebewegung. Deute mit Hilfe des Teilchenmodells a) den Druckzustand in einem eingeschlossenen Gas. b) die Verkleinerung des Drucks bei dessen Volumenvergrößerung.. Zeige (durch rechnerische Umformung): bar < 0 N cm.0 In einer Kfz-Werkstätte wird auf einer hydraulischen Hebebühne ein Pkw der Gewichtskraft,5 kn um,80 m angehoben. Der Pumpenkolben (Querschnittsfläche A <,6cm ) wird von einem Elektromotor angetrieben. Der Presskolben hat zusammen mit der Bühnenplatte die Gewichtskraft, kn. Das Manometer zeigt während des Hochhebens den Druck, bar an.. Welche Kraft wirkt auf den Pumpenkolben während seiner Abwärtsbewegung (Reibungskräfte sollen unberücksichtigt bleiben)?. Welche Querschnittsfläche hat der Presskolben?. Wie groß ist das Volumen der Flüssigkeit, die insgesamt in den Presszylinder gepumpt wird?.4 Welche Arbeit wird am Pumpkolben verrichtet, wenn der Wirkungsgrad dieser Maschine γ< 0,9 beträgt? 4. Was versteht man unter dem hydrostatischen Druck? 4. Was ist die Eigenschaft verbundener Gefäße? Gib hierzu zwei Anwendungsbeispiele. RP_A00 **** Lösungen Seiten (RP_L00) ()

5 . Physikschulaufgabe 5. Kreuze nachfolgend die richtigen Antworten an. Ein U-Boot ist auf Tauchfahrt im Atlantik. Der Auftrieb am U-Boot О wird umso größer, je tiefer es taucht, О wird geringer, wenn das U-Boot im Bodensee (Süßwasser) tauchen würde, О hängt vom Volumen des U-Boots ab, О hängt von der Masse des U-Boots ab, О hängt von der Gewichtskraft des U-Boots ab, О hängt von der Masse des verdrängten Wassers ab, О hängt von der Gewichtskraft des verdrängten Wassers ab, RP_A00 **** Lösungen Seiten (RP_L00) ()

6 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase. Was verstehen wir unter Kohäsionskräften, was unter Adhäsionskräften?. Die Oberfläche von Wasser in einem Glasröhrchen ist am Rand nach oben, die von Quecksilber nach unten gewölbt. Erkläre mit den Kräften aus... Was ist die thermische Bewegung?. Wie sieht diese bei festen, flüssigen und bei gasförmigen Körpern aus?. Was ist Belastung? Wodurch unterscheidet sich diese vom Druck? 4. Zeige: mbar = hpa 5.0 Eine hydraulische Presse soll Kräfte bis zu 00 kn erzeugen. Es steht ein Presskoben mit der Querschnittsfläche A,0dm zur Verfügung. Der Pressweg beträgt 0,80 m. 5. Berechne den Öldruck während des Pressvorgangs. 5. Wie groß ist die auf der Preßseite verrichtete Arbeit W? Berechne hiermit die auf der Pumpseite verrichtete Arbeit W bei einem Wirkungsgrad 0, Wie viel Liter Öl wurden in den Presszylinder hineingepumpt? 5.4 Das Öl aus 5. kam aus dem Pumpzylinder. Wie groß war der gesamte Pumpweg s bei einer Fläche A 6,0 cm des Pumpkolbens? Wie viel Umdrehungen machte der antreibende Elektromotor bei einem Hub von 0,0 cm? 5.5 Aus dem Öldruck von 5. und der Fläche A lässt sich eine Kraft F berechnen, die auf den Pumpstempel wirkt. Wie groß ist diese? 5.6 Berechne mit F die Arbeit W * auf der Pumpseite und vergleiche mit W aus 5.. Erkläre den Unterschied. 6. Was ist eine Schlauchwaage (Schlauchwasserwaage)? Wozu wird sie verwendet? Welche physikalische Erscheinung wird hier angewendet? RP_A004 **** Lösungen Seiten (RP_L004)

7 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase. Fertige die Bauskizze eines Röhrenfeder-Manometers und beschreibe das Funktionsprinzip.. Bei einer hydraulischen Presse wird durch den Pumpenkolben im Zylinder ein Druck von p = 00 N/cm² erzeugt. Wie groß ist der Druck im Zylinder, wenn sich die Flächen von Pumpenkolben zu Presskolben wie A :A : verhalten? Begründe die Antwort kurz!. Erläutere die Wirkungsweise eines Stechhebers. 4. Ein beidseitig offener Zylinder wird unten mit einer dünnen Glasplatte abgedeckt und 5,6 cm tief in Wasser eingetaucht. Die Zylinderöffnung ist,5 cm² groß. (siehe Skizze!) Wie viel cm³ Alkohol müssen eingefüllt werden, damit die Platte abfällt? (Die Gewichtskraft F G der Platte wird nicht berücksichtigt!),0 kg / dm ; 0,8 kg / dm Wasser Alkohol 5. Wie kann man experimentell nachweisen, dass die Auftriebskraft nicht von der Gewichtskraft eines Körpers abhängig ist? (Durchführung Ergebnis) 6. Wie lautet das Archimedische Gesetz in Worten? 7. Zur Bestimmung der Dichte einer unbekannten Flüssigkeit wird die Gewichtskraft eines Körpers einmal in Luft, einmal in Wasser und einmal in der unbekannten Flüssigkeit ( F X ) bestimmt. Es ergaben sich folgende Werte: FLuft 0,6N; FWasser 0,45N; FX 0,48N,0 kg / dm Wasser Wie groß ist die Dichte X der unbekannten Flüssigkeit? RP_A005 **** Lösungen Seiten (RP_L005)

8 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase. Zeichne den Aufbau einer hydraulischen Presse und erkläre deren Funktionsweise..0 Der Pumpenkolben einer hydraulischen Presse hat eine innere Querschnittsfläche von 0 cm². Es steht eine maximale Pumpkraft von 50 N zur Verfügung.. Welche Querschnittsfläche muss der Laststempel haben, damit dort Kräfte bis 5 kn entstehen?. Auf der Lastseite wird ein Auto von 5 kn Gewichtskraft,0 m weit angehoben. Berechne: a) den Weg, den der Pumpenstempel insgesamt zurücklegen muss, b) die Arbeit, die auf der Pump- und auf der Lastseite verrichtet wird. Nimm zum Ergebnis Stellung!. a) Was sind verbundene Gefäße? b) Welche Gesetzmäßigkeit gilt für Flüssigkeiten in verbundenen Gefäßen? 4. Beweise, dass in verbundenen Gefäßen, die mit derselben Flüssigkeit gefüllt sind, die Füllhöhen gleich sind! (Skizze + Beweis) 5. Ein mit Wasser ( W,0 kg / dm ) gefülltes U-Rohr wird in einem Schenkel 0 cm hoch mit Öl ( 0,8 kg / dm ) aufgefüllt. Öl Welcher Höhenunterschied h zwischen den beiden Flüssigkeiten stellt sich ein? RP_A006 **** Lösungen Seiten (RP_L006)

9 . Physikschulaufgabe Thema: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase. Beschreibe einen Versuch, mit dem die Abhängigkeit des Volumens einer eingeschlossenen Gasmenge vom Gasdruck untersucht werden kann. (Versuchsaufbau, Durchführung). Welcher Zusammenhang herrscht zwischen Druck und Volumen? Wie heißt dieses Gesetz?. Das Gesetz aus. gilt nur unter einer bestimmten Voraussetzung. Welche ist das und wie kann sie erreicht werden?. Zeichne ein senkrecht stehendes, oben verschlossenes, 8,0 cm langes Glasröhrchen. Dieses Röhrchen wird (senkrecht stehend) in 0 m Wassertiefe vollständig mit Luft gefüllt. Wie groß ist der Druck in der eingefüllten Luft?. Das luftgefüllte Glasröhrchen soll als Tiefenmesser für Tiefen unter 0 m verwendet werden. Bringe die Markierungen an für 0 m, 0 m, 50 m und 00 m Tiefe.. Ob ein Körper schwimmt, schwebt oder sinkt hängt von der Dichte des Körpers und der Flüssigkeit ab, in der er sich befindet. Erkläre diese Zusammenhänge am Beispiel eines U-Bootes, das je nach Bedarf jeden dieser Zustände annehmen kann. 4. Welche Dichte hat eine 50 cm dicke Eisscholle mit dem Flächeninhalt 0 m², die schwimmend 5,0 cm aus dem Wasser herausschaut? 5.0 Zur Bestimmung der Masse eines Körpers steht eine gleicharmige Balkenwaage und ein Wägesatz aus Messingstücken zur Verfügung. 5. Warum erhält man trotz sorgfältigster Messung (auf mg genau) für Probekörper, die nicht aus Messing bestehen, leicht fehlerhafte Ergebnisse? 5. Warum ist nur bei Messingkörpern das Messergebnis unverfälscht? 5. Ist die tatsächliche Masse a) bei einem Bleiwürfel b) bei einem Holzkörper größer oder kleiner als die gemessene? RP_A007 **** Lösungen 5 Seiten (RP_L007)