Aufgaben zur Physikschulaufgabe ==================================================================

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1 Aufgaben zur Pyikculaufgabe ================================================================== 1. Ein LKW-Farer bremt von 108 km gleicmäßig über eine Entfernung von 10m auf Null erunter. a) Berecne die Becleunigung! b) Berecne die Zeitdauer de Bremvorgange! c) Zeicne ein t-v-diagramm! 1. Gegeben: v 0 = 108 km und = 30 m x = 10 m a) Geuct: a v v 0 = a x a = v v 0 a a = 0 m 30 m 10m = 3,75 m b) Geuct: a = v = v a = 0 m 30 m 3,75 m = 8,00 c). Ein Wagen wird gleicmäßig abgebremt und durcfärt dabei in 0 eine Strecke von 0,46 km Länge; er at dann die Gecwindigkeit 18 m. Berecne eine Anfanggecwindigkeit und die Becleunigung mit den Bewegunggleicungen und über die Trapezfläce im zugeörigen t-v-diagramm.. Gegeben: v = 18 m, = 0 und Geuct: v 0 und a x = 460 m

2 v 0 + v = x v 0 + v = x v 0 = x v v 0 = 460 m 0 18 m = 46 m 18 m = 8 m oder a = 18 m 8 m 0 = 0,5 m (1) 1 und a t + v 0 t = x () a t + v 0 = v One Eingeetzt: (1) 1 a v 0 = a + 0v 0 = 460 und () 0 a + v 0 = 18 v 0 = 18 0 a Eingeetzt in (1) 00 a + 0 (18 0a) = 460 a = 0,5 v 0 = 18 0 ( 0,5) = 8 3. Ein PKW wird von der Gecwindigkeit 65 km auf 5 km abgebremt; er legt dabei eine Strecke von 30m zurück. Berecne die Bremdauer. 3, Gegeben: v 0 = 65 km und owie = 18,1 m v = 5 km = 1,4 m x = 30 m Geuct: v v 0 = a x a = v v 0 a a = 1,4 m 30m 18,1 m = 5,4 m a = v = v a = 1,4 m 18,1 m 5,4 m = 3,1

3 4. Nebenteende Bild zeigt da t-v-diagramm einer Bewegung. a) Berecne die jeweilgen Becleunigungen. b) Berecne den ingeamt zurückgelegten Weg. 4. a) a 1 = 0 m,, und a = 1,5 m a 3 = 0 m a 4 = 3,0 m b) x 1 = 3 m,, = 6m x = 3 m + 6 m = 9 m x 3 = 6 m 4 = 4m und x 4 = 6 m + 0 m = 6m Geamtweg: 45m 5. Ein Tranformator etzt die Netzpannung von 30 V auf 6 V erab. Im Sekundärkrei befinden ic zwei parallel gecaltete Glülampen L 1 4,0 Ω und L 15 W a) Fertige eine Scaltkizze an. b) Berecne die Stromtärke im Primärkrei de Tranformator, wenn i) der Tranformator ideal it. ii) der Tranformator einen Wirkunggrad von 94% at. 5. a) b) I 1 = 6 V 4 Ω = 1,5 A I = 15 W 6 V =,5 A I S = 4 A i) U P I P = U S I S I P = 0,104 A ii) η U P I P = U S I S I P = 0,111 A 6. a) Ein Trafo wird an die üblice Netzpannung von 30 V angecloen; er oll den Motor eine Spielzeugkran mit Strom verorgen, der 1 V bei 50 ma benötigt. Der Trafo at auf der Primäreite 1000 Windungen: berecne, wie viele e auf der Sekundäreite ein müen.

4 b) Überlege dir mitilfe de Energieeraltungatze, welce Stromtärke im Idealfall auf der Primäreite auftritt. 6. a) N S N p = U S N U S = 1 V 1000 = 5 p 30 V 1 V 0,5 A b) U P I P = U S I S I P = = 13 ma 30 V 7. Die von einem Kraftwerk abgegebene Leitung von 10 MW wird über eine etwa 70 km lange 0 kv- Überlandleitung zu einer Stadt übertragen. Der elektrice Widertand pro Kilometer Übertragungleitung beträgt ca. 0,10 Ω. Wie viel Prozent der elektricen Leitung geen in der Leitung verloren? 7. Gegeben: P = 10 MW und U = 0 kv owie R = 70 0,1 Ω = 14 Ω Geuct: P P I = P U I = 10 MW 0000 kv = 545 A P P = R I P 14 Ω (545 A) = P P W = 3,5% 8. Auf einem Dratbügel mit Amperemeter liegt ein Metalltab. Er wird o angetoßen, da er nac rect rollt. a) Erkläre, wieo da Amperemeter auclägt. b) Erkläre, wieo der Metalltab auc bei reibungfreier Bewegung abgebremt wird. c) Welce tecnice Stromrictung ergibt ic daer? 8. a) E gibt zwei Erklärungmöglickeiten: 1. Auf die Elektronen im Metalltab wirkt die Lorentzkraft. Sie werden zum unteren Ende de Stabe gezogen und e findet Ladungtrennung von den poitiven Atomrümpfen tatt. Über den Dratbügel fließen die Elektronen zurück.. Dratbügel und Metalltab bilden eine Spule. Da ic der Stab bewegt, wird da Magnetfeld, da die Spule durcetzt geringer. E wird Spannung induziert. b) Nac der Lenzcen Regel fließt der Induktiontrom o, da er einer Urace, alo der Bewegung de Stabe, entgegenwirkt. Der Stab wird abgebremt.

5 c) Der tecnice Strom fließt außeralb de Stabe im Urzeigerinn. 9. Zwei Magnete werden au gleicer Höe zur gleicen Zeit fallen gelaen. Einer der beiden Magnete fällt dabei durc eine Spule, die über ein Amperemeter kurzgecloen it. a) Welcer der beiden Magnete trifft zuert auf dem Boden auf? Begründe! b) Wann zeigt da Amperemeter den tärkten Auclag? c) Wa beobactet man, wenn man da Amperemeter entfernt? 9. a) Der Stabmagnet, der durc die Spule fällt, trifft päter auf dem Boden auf. Begründung: Beim Eindringen in die Spule und Verlaen der Spule wird Spannung induziert und e fließt ein Induktiontrom. Dieer fließt nac der Lenzcen Regel o, da er einer Urace entgegenwirkt d.. da Magnetfeld der Spule bremt den Magnet beim Eindringen und Verlaen der Spule. Beim Eindringen liegt der Nordpol der Spule oben und beim Verlaen unten. Beide Male wird der Stabmagnet abgebremt. b) Der Auclag it dann am größten, wenn ic da Magnetfeld in der Spule am tärkten ändert al beim Eindringen in die Spule und Verlaen der Spule. c) Beide Magnete treffen zur elben Zeit auf dem Boden auf, da kein Induktiontrom fließt. 10. Begründe: Zwei parallele Leiter, die in gleicer Rictung vom elektricen Strom durcfloen werden, zieen ic gegeneitig ab. 10. Jeder der beiden Leiter erzeugt ein Magnetfeld, da auf den anderen tromdurcfloenen Leiter eine anzieende Kraft auübt. Zeicnung!

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