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1 Seite 1 von Welche Größe ist ein Skalar? A Kraft B Geschwindigkeit C Beschleunigung D Dichte E Impuls 2. Vektorielle Größen sind: (1) die Masse (2) die Gewichtskraft (3) der Impuls (4) die Beschleunigung (5) die Temperatur A nur 2 und 3 sind richtig B nur 3 und 4 sind richtig C nur 2, 3 und 5 sind richtig D nur 2, 3 und 4 sind richtig E nur 2, 4 und 5 sind richtig 3. Welche der folgenden physikalischen Größen sind Vektoren? (1) Zeit (2) Masse (3) Trägheitsmoment (4) kinetische Energie (5) Temperatur A keine der physikalischen Größen 1-5 ist ein Vektor B nur 1 ist richtig C nur 2 ist richtig D nur 5 ist richtig E nur 3 und 4 sind richtig 4. Welche Größe ist ein Vektor? A Arbeit B Temperatur C Masse D elektrische Feldstärke E Zeit 5. Eine mögliche Komponentenzerlegung des Vektors F4 der Abbildung ist A F3, F5 B F2, F5 C F1, F6 D F1, F5 E F2, F6

2 Seite 2 von Welche der folgenden Einheiten ist eine Basiseinheit im Internationalen Einheitensystem (SI)? A Newton B Pascal C Mol D Volt E Dioptrie 7. Welche der folgenden Einheiten ist keine Basiseinheit des Internationalen Einheitensystems (SI)? A Sekunde B Kilogramm C Kelvin D Volt E Candela 8. In welcher der Antworten (A) - (E) sind beide Einheiten Basiseinheiten des SI-Systems? A Sekunde und Newton B Kilogramm und Candela C Pascal und Mol D Kelvin und Coulomb E Ampere und Volt 9. Welche der folgenden Zuordnungen von Vorsilben und Zehnerpotenz treffen zu? (1) Mikro (2) Centi (3) Hekto (4) Giga A nur 1 und 2 sind richtig B nur 1 und 3 sind richtig C nur 2 und 3 sind richtig D nur 1, 2 und 3 sind richtig E 1-4 = alle sind richtig 10. Welche der folgenden Längenangaben ist nicht äquivalent zu 7 µm? A 7000 nm

3 Seite 3 von 131 B 0,007 mm C m D cm E nm 11. Die Geschwindigkeit 50 km/h ist etwa gleich A 1,4 m/s B 14 m/s C 18 m/s D 140 m/s E 200 m/s 12. Das Volumen einer Kugel wurde zunächst in der Einheit Liter angegeben. Verwendet man stattdessen die Einheit Kubikmeter, so ändert sich der Zahlenwert des Volumens um den Faktor A 10-4 B 10-2 C 10 2 D 10 4 E Keiner der genannten Faktoren ist richtig. 13. Gemessene Längen, Flächen und Volumina sollen mit einer zehnfach größeren Längeneinheit dargestellt werden. Mit welchem Faktor muss die Maßzahl multipliziert werden? A bei Längen mit dem Faktor 10 B bei Flächen mit dem Faktor 10 2 C bei Volumina mit dem Faktor 10 3 D bei Volumina mit dem Faktor 10-3 E bei Volumina mit dem Faktor Die Dichte der Luft (bei 0 C und 1 bar) beträgt 1,29 g/l. Dies entspricht: A 1, kg/m 3 B 1, kg/m 3 C 1, kg/m 3 D 1,29 kg/m 3 E 1, kg/m Die Beschleunigung kann angegeben werden in (1) Meter durch Sekunde (2) Meter durch (Sekunde ins Quadrat) (3) Kilometer durch Stunde (4) Kilometer durch (Stunde ins Quadrat) (5) Kilometer durch (Lichtjahr ins Quadrat) A nur 1 ist richtig B nur 3 ist richtig C nur 1 und 3 sind richtig

4 Seite 4 von 131 D nur 2 und 4 sind richtig E nur 2, 4 und 5 sind richtig 16. Die Kraft ist im Internationalen Einheitensystem (SI) eine abgeleitete Größe. Sie ist definiert durch A Beschleunigung mal Masse B Geschwindigkeit mal Masse geteilt durch zwei C Beschleunigungsquadrat mal Masse geteilt durch zwei D Geschwindigkeit mal Masse geteilt durch Zeitquadrat E Geschwindigkeit mal Masse 17. Leistung ist in der Physik A Energie mal Weg B Kraft geteilt durch Zeit C Arbeit mal Weg D Masse mal Geschwindigkeit E Energie geteilt durch Zeit 18. Welche Aussage trifft zu? Das Drehmoment ist definiert als: A Kraft mal Abstand der Kraftwirkungslinie vom Drehpunkt B Kraft mal Masse C Kraft mal Winkelgeschwindigkeit D Kraft mal Winkelbeschleunigung E Keine der Aussagen trifft zu 19. Die Größe eines Drehmoments hängt nicht ab von A der Richtung der angreifenden Kraft B dem Betrag der angreifenden Kraft C dem Abstand des Drehpunktes vom Angriffspunkt der Kraft D dem Winkel zwischen Kraft und Kraftarm E der Dauer der Krafteinwirkung 20. Welche Einheit hat die Schubspannung (Scherspannung)? A N m -1 B N m -2 C N m D N m 2 E keine dieser Einheiten 21. Welche Einheit hat das Drehmoment? A N m -1 B N m -2 C N m D N m 2 E keine dieser Einheiten 22. Welche Einheit hat die Arbeit?

5 Seite 5 von 131 A kg m -2 s -2 B kg m 2 s -2 C kg m -1 s -2 D kg m 2 s -3 E kg m s Welche Einheit hat das Drehmoment? A kg m -2 s -2 B kg m 2 s -2 C kg m -1 s -2 D kg m 2 s -3 E kg m s Welche Einheit hat der Druck? A kg m s -2 B kg m 2 s -2 C kg m -1 s -2 D kg m 2 s -3 E kg m 2 s Welche Einheit hat die Leistung? A kg m s -2 B kg m 2 s -2 C kg m -1 s -2 D kg m 2 s -3 E kg m 2 s Welche Einheit hat der Impuls? A kg m B kg m s C kg m s -2 D kg m 2 s -2 E kg m s Welche Einheit hat die Potenzielle Energie? A kg m B kg m s C kg m s -2 D kg m 2 s -2 E kg m s Welche SI-Einheit hat die Einheit Kalorie ersetzt?

6 Seite 6 von 131 A kg m s -2 B kg m 2 s -2 C kg m 2 s -1 D kg m -1 s -2 E kg m s Welche Einheit hat die spezifische Wärmekapazität? A J mol -1 B kg mol -1 C mol -1 D mol kg -1 E J kg -1 K Welche Einheit hat die molare Masse? A J mol -1 B kg mol -1 C mol -1 D mol kg -1 E J kg -1 K Welche Beziehung trifft nicht zu? A 1 Watt = 1 Volt 1 Sekunde B 1 Farad = 1 Coulomb / 1 Volt C 1 Joule = 1 Newton 1 Meter D 1 Coulomb = 1 Ampere 1 Sekunde E 1 Ohm = 1 Volt / 1 Ampere 32. Welche Zuordnung von physikalischer Größe und Einheit sind richtig? (1) elektrische Ladung in Ampere (2) elektrischer Widerstand in Ohm (3) Wärmemenge in Kelvin (4) Druck in Pascal (5) Energie in Watt A nur 2 und 4 sind richtig B nur 3 und 5 sind richtig C nur 2, 4 und 5 sind richtig D nur 1, 3, 4 und 5 sind richtig E nur 2, 3, 4 und 5 sind richtig 33. Welche der Zuordnungen (A) bis (E) zwischen der elektrischen Größe und einer Definitionsgleichung ist falsch? (t: Zeit, F: Kraft, I: Stromstärke, U: Spannung) elektrische Größe: Definitionsgleichung A Ladung q: dq = I dt B elektrische Feldstärke E: E = F / q C Widerstand R: R = U / I

7 Seite 7 von 131 D Kapazität C: C = q U E Induktivität L: U = -L di / dt 34. Ein Körper bewegt sich und erfährt dabei eine geschwindigkeitsproportionale Reibungskraft F r = k v. Welche SI-Einheit hat die Konstante k? A kg s -1 B kg m -1 C kg m s -1 D kg m -1 s E kg m s Welche der folgenden Zuordnungen von physikalischer Größe und Einheit trifft nicht zu? A Drehmoment - kg m 2 s -2 B Arbeit - kg m 2 s -2 C Stoffmenge - kg D Lichtstärke - cd (Candela) E Leistung - kg m 2 s Welche Größe und Einheit gehört nicht zueinander? A Leistung - Watt B Stromstärke - Ampere C Kapazität - Farad D Induktivität - Henry E Magnetische Flussdichte - Coulomb 37. Das Produkt aus Watt (W) und Sekunde (s) ist A Newton (N) B Joule (J) C Coulomb (C) D Pascal (Pa) E kg m s Welche der angegebenen Einheiten entspricht dem Quotienten aus Joule und Sekunde? A Newton B Pascal C Volt D Watt E Farad 39. Welcher der folgenden Ausdrücke hat nicht die Dimension einer Energie? A p V (p=druck, V=Volumen) B U I t (U=Spannung, I=Stromstärke, t=zeit) C ½ m v 2 (m=masse, v=geschwindigkeit) D h f (h=plancksches Wirkungsquantum, f=frequenz) E ½ g t 2 (g=schwerebeschleunigung, t=zeit)

8 Seite 8 von Welche der folgenden physikalischen Einheiten ist eine Basiseinheit des SI? A Volt B Newton C Pascal D Watt E Mol 41. Die Einheit Elektronenvolt (ev) ist eine Einheit der A Spannung B Ladung C Energie D Ionendosis E Energiedosis 42. Welche der folgenden Einheiten sind Leistungseinheiten? (1) Watt (2) Wattsekunde (3) Joule (4) Elektronenvolt (5) Joule/Sekunde A nur 1 und 3 sind richtig B nur 1 und 5 sind richtig C nur 2 und 4 sind richtig D nur 2 und 5 sind richtig E nur 3 und 5 sind richtig 43. Welche der folgenden Einheiten sind Energieeinheiten? (1) kwh (2) MHz (3) MeV (4) J/s A nur 1 und 3 sind richtig B nur 1 und 4 sind richtig C nur 3 und 4 sind richtig D nur 1, 2 und 3 sind richtig E nur 1, 3 und 4 sind richtig 44. Eine Energie kann durch folgende Einheit nicht ausgedrückt werden: A J B N m C A V s D Gy kg E kg m s Welche Einheit hat die Lichtstärke? A Candela B Candela Sterad C Lumen D Lux

9 Seite 9 von 131 E Lux (Meter) Welche Einheit hat die Beleuchtungsstärke? A Candela B Candela Sterad C Lumen D Lux E Lux (Meter) Welche der folgenden Aussagen ist (sind) richtig? (1) Wenn der absolute Fehler einer Messung mit einer Einheit angegeben ist, weist der relative Fehler die gleiche Einheit auf. (2) Erfassbare systematische Fehler können korrigiert werden und haben dann auf die Angabe der Messunsicherheit keinen Einfluss mehr. (3) Systematische Fehler können durch Vergrößerung der Anzahl der Messungen unter gleichen Bedingungen verkleinert werden. (4) Wenn die Einzelmessung einer Größe unter gleichen Bedingungen wiederholt wird und ein anderes Resultat ergibt, liegt ein systematischer Fehler vor. A nur 1 ist richtig B nur 2 ist richtig C nur 1 und 3 sind richtig D nur 1, 2 und 3 sind richtig E 1-4 = alle sind richtig 48. Bei den folgenden Messwerten sei die Genauigkeit durch die Zahl der signifikanten Stellen beschrieben, die letzte Ziffer sei jeweils aufgrund einer durchgeführten Fehlerbetrachtung auf ±1 unsicher. Hiernach ist die relative Unsicherheit am kleinsten für A 2, B 2, C 0,020 D 5, E 0, Bei den folgenden Messwerten sei die Genauigkeit durch die Zahl der signifikanten Stellen beschrieben, die letzte Ziffer sei jeweils aufgrund einer durchgeführten Fehlerbetrachtung auf ±1 unsicher. Hiernach ist die relative Unsicherheit am größten für A 2, B 2, C 0,020 D 5, E 0, Etwa wie groß ist die maximale relative Unsicherheit für den Wert der in einem (als rein ohmscher Widerstand wirkenden) Heizgerät umgesetzten Leistung, wenn die maximale relative Messunsicherheit der elektrischen Spannung ±4% und die der elektrischen Stromstärke ±3% beträgt? A ±1% B ±5% C ±7%

10 Seite 10 von 131 D ±12% E ±24% 51. Wie groß ist die maximale relative Unsicherheit des aus Kreisbogenlänge s und Radius r bestimmten ebenen Winkels ϕ = s/r, wenn s auf 2% und r auf 1% genau gemessen wurden? A ± 0,5 % B ± 1 % C ± 2 % D ± 3 % E 5 % 52. Eine physikalische Größe y hänge von der Variablen x gemäß der Gleichung y = a x 2 ab, wobei a eine bekannte, definierte Konstante sei. Wie groß ist die relative Messunsicherheit von y, wenn x mit der Messunsicherheit x gemessen wird (wobei x/x < 0,01)? A y/y 0,5 x/x B y/y x/x C y/y 2 x/x D y/y a x/x E y/y 2a x/x 53. Wie groß ist die maximale relative Unsicherheit für den Wert der elektrischen Energie E = ½ Q 2 /C eines geladenen Kondensators, dessen Kapazität C und dessen Ladung Q auf je ± 2% genau bekannt sind? A ± 2% B ± 3% C ± 4% D ± 5% E ± 6% 54. Eine Größe g wird nach der Beziehung g = 1/3 (a b 2 )/c aus den Messgrößen a, b, c bestimmt, wobei a und b auf 2% und c auf 3% genau gemessen sind. Wie groß ist die maximale relative Unsicherheit von g? A 9 % B 6 % C 4 % D 3 % E kleiner als 1 % 55. In dem dargestellten Abschnitt aus einem Weg-Zeit-Diagramm betragen die relativen Unsicherheiten (Fehlergrenzen) der Einzelmessungen etwa A ± 1 B ± 2 C ± 4 D ± 2,5 % E ± 4 %

11 Seite 11 von Für die beiden Messreihen I und II gilt: I II (1) Sie haben den gleichen Mittelwert. (2) Sie haben verschiedene Mittelwerte. (3) Sie haben die gleiche Standardabweichung. (4) Die Standardabweichung von I ist größer als die von II. (5) Die Standardabweichung von II ist größer als die von I. A nur 1 und 3 sind richtig B nur 1 und 4 sind richtig C nur 1 und 5 sind richtig D nur 2 und 4 sind richtig E nur 2 und 5 sind richtig 57. Eine zwei Meter lange Metallstange dehnt sich bei Erhitzung um einen Millimeter aus. Ihre Dehnung beträgt somit A B C D E Um welchen Faktor muss man bei normalverteilten Messwerten die Zahl der Messwerte erhöhen, wenn man die Messunsicherheit (Standardabweichung des Mittelwerts) halbieren will? A 2 B 4 C 8 D 16 E um einen anderen Wert als unter (A) - (D) angegeben 59. Der Winkel im Vollkreis hat im Bogenmaß den Wert A 2π

12 Seite 12 von 131 B 1π C π/2 D π/4 E Wie ist mit A als Kugelteilfläche und r als Radius der Raumwinkel Ω definiert? A Ω = A 2 r B Ω = A r 2 C Ω = A/r D Ω = A/r 2 E Ω = A 2 /r 61. Durch welche der Darstellungen (A) - (E) wird die Funktion s = v t + s 0 dargestellt? (v>0; s 0 >0; Abszissen und Ordinaten linear geteilt) A B C D E 62. Wie groß ist nach der folgenden Abbildung der Betrag der resultierenden Geschwindigkeit v, wenn die Beträge der Geschwindigkeiten v 1 und v 2 jeweils 1,0 m/s sind? A 0,5 m/s B 1,0 m/s C 2 m/s D 3 m/s E 2,0 m/s

13 Seite 13 von Bei der Ermittlung des Werts eines ohmschen Widerstands ergibt die Messung und Abschätzung der Unsicherheit für die elektrische Stromstärke 3A±30mA und für die Spannung 10V±0,5 Etwa wie groß ist die maximale relative Unsicherheit für den Wert des Widerstands? A ± 0,2 % B ± 1 % C ± 4 % D ± 5 % E ± 6 % 64. Bei einer gleichförmigen Bewegung A nimmt die Geschwindigkeit gleichförmig zu B nimmt die Beschleunigung gleichförmig zu C ist die Geschwindigkeit konstant D ist die Beschleunigung von Null verschieden und konstant E keine der obigen Aussagen ist richtig 65. Eine konstante Geschwindigkeit ergibt in einem Weg-Zeit-Diagramm mit linearer Achseneinteilung (Zeit auf der Abszisse) eine A Parallele zur Abszisse B Parallele zur Ordinate C geneigte Gerade D immer steiler werdende Kurve E immer flacher werdende Kurve 66. Zwei Fahrzeuge A und B werden hinsichtlich ihres Bewegungsablaufes auf einer geraden Bahn beobachtet. Aus den zu den Zeitpunkten t 1 bis t 3 erreichten Orten x wird das untenstehende Diagramm gewonnen. Es ist wie folgt zu interpretieren: (1) Zum Zeitpunkt t 2 haben beide Fahrzeuge die gleiche Geschwindigkeit. (2) Zum Zeitpunkt t 1 ist die Geschwindigkeit von B größer als die von A.

14 Seite 14 von 131 (3) Zum Zeitpunkt t 3 ist die Geschwindigkeit von A größer als die von B. (4) Beide Fahrzeuge haben nirgendwo die gleiche Geschwindigkeit. (5) Beide Fahrzeuge haben im Zeitintervall t 1 bis t 3 konstante Geschwindigkeit. A nur 1 ist richtig B nur 1 und 5 sind richtig C nur 2 und 4 sind richtig D nur 3, 4 und 5 sind richtig E nur 1, 2, 4 und 5 sind richtig 67. Eine gleichförmig beschleunigte Bewegung A ist im Weg-Zeit-Diagramm ein linearer Graph B führt ein Körper aus, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt C ist durch eine gleichmäßig zunehmende Beschleunigung zu erreichen D ist im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm ein linearer Graph E ist durch eine konstante Geschwindigkeit gekennzeichnet 68. Eine konstante positive Beschleunigung wird in einem Weg-Zeit-Diagramm mit linearen Achseneinteilungen (Zeit auf der Abszisse) dargestellt als A Parallele zur Abszisse B Parallele zur Ordinate C geneigte Gerade D immer steiler ansteigende Kurve E immer flacher ansteigende Kurve 69. Ordnen Sie die Kurve mit der Anfangsgeschwindigkeit v 0 >0 und der Anfangsbeschleunigung a>0 der zutreffenden Kurve im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm zu. A B C D E

15 Seite 15 von Ordnen Sie die Kurve mit der Anfangsgeschwindigkeit v 0 >0 und der Anfangsbeschleunigung a=0 der zutreffenden Kurve im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm zu. A B C D E 71. Ein Körper bewegt sich nach abgebildeter Weg-Zeit-Kurve. A Zum Zeitpunkt t 3 ist die Geschwindigkeit kleiner als zum Zeitpunkt t 4. B Zum Zeitpunkt t 1 ist die Geschwindigkeit größer als zum Zeitpunkt t 2. C Im Zeitintervall zwischen t 1 und t 4 ist die mittlere Geschwindigkeit kleiner als die maximale Geschwindigkeit. D Die Beschleunigung ist im Zeitintervall t 3 bis t 4 positiv. E Die mittlere Beschleunigung ist im Zeitintervall zwischen t 1 und t 2 kleiner als im Zeitintervall zwischen t 2 und t 3.

16 Seite 16 von Ein Körper bewegt sich in geradlinier Verbindung zwischen zwei 1,8 m voneinander entfernten Orten gemäß untenstehendem Weg-Zeit-Diagramm. Wie groß ist die mittlere Geschwindigkeit des Körpers zwischen A und B? A 4/30 m/s B 0,3 m/s C 0,6 m/s D 10/3 m/s E 10,8 m/s 73. Ein Körper fällt frei aus der Höhe h = h 1 zu Boden (h = 0). Die Fallbewegung beginnt zur Zeit t = 0. Welches Weg-Zeit-Diagramm ist richtig (Reibung vernachlässigen)? A B C D E

17 Seite 17 von Welche der Kurven (A) - (E) beschreibt die Höhe h als Funktion der Zeit t beim Fall einer Kugel in einer viskösen Flüssigkeit bei den Anfangswerten h = h 0 und v = 0 für t = 0? (Abszissen und Ordinaten sind linear geteilt) A B C D E

18 Seite 18 von Ein Körper wird in Luft aus der Ruhe senkrecht fallen gelassen. Welche der folgenden Größen nimmt während des Falls nicht zu? A Geschwindigkeit B Masse C Impuls D kinetische Energie E Reibungskraft 76. Ein Körper legt zunächst 4 Meter in 10 Sekunden zurück und direkt danach 5 Meter in 5 Sekunden. Wie groß ist seine mittlere Geschwindigkeit? A 0,5 m/s B 0,6 m/s C 0,7 m/s D 0,8 m/s E 0,9 m/s 77. Welches der aufgeführten Geschwindigkeits-Zeit-Diagramme (A) - (E) gehört zu dem untenstehenden Weg-Zeit-Diagramm? A B C D E 78. Welches der aufgeführten Weg-Zeit-Diagramme (A) - (E) gehört zu dem untenstehenden Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm? (Abszissen und Ordinaten linear geteilt) A B C D E

19 Seite 19 von Ein Körper bewegt sich von Ort I zu Ort II. Das Weg-Zeit-Diagramm ist in der Abbildung dargestellt. A Zwischen I und II tritt eine positive Beschleunigung des Körpers auf. B In II ist die Geschwindigkeit des Körpers größer als in I. C Die Beschleunigung des Körpers ist in I größer als in II. D Die mittlere Geschwindigkeit im Zeitintervall t wird vom Körper auf der Strecke von I nach II nur an einem einzigen Punkt angenommen. E In I ist die Geschwindigkeit des Körpers kleiner als die mittlere Geschwindigkeit im Zeitintervall t. 80. Die Abbildung zeigt das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm für die Bewegung eines Körpers. Welche Aussagen treffen zu? (1) Die Geschwindigkeit ist zur Zeit t 1 größer als zur Zeit t 2. (2) Die Beschleunigung ist zur Zeit t 1 größer als zur Zeit t 2. (3) Zwischen t 2 und t 3 wird der größte Geschwindigkeitswert erreicht. (4) Zwischen t 2 und t 3 wird der größte Beschleunigungswert erreicht. A nur 1 und 2 sind richtig

20 Seite 20 von 131 B nur 1 und 3 sind richtig C nur 1 und 4 sind richtig D nur 2 und 3 sind richtig E nur 2 und 4 sind richtig 81. Ein Körper bewegt sich auf einer Kreisbahn mit der Umlaufzeit T = 3,0 s. Die Kreisfrequenz beträgt dann etwa A 0,1 s -1 B 0,33 s -1 C 1,0 s -1 D 2,0 s -1 E 6,0 s Ein Auto fährt mit einer konstanten Bahngeschwindigkeit von 20 km/h um eine Kurve. Es weist keine Beschleunigung auf, weil die Bahngeschwindigkeit dem Betrag nach konstant bleibt. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: In einem Zentrifugenröhrchen befinden sich im Abstand R = 10 cm von der Drehachse der Zentrifuge Makromoleküle der Masse m, die eine Radialbeschleunigung von 10 5 g (g 10m s -2 ) erfahren sollen. Etwa mit welcher Drehfrequenz (Umdrehungen pro Sekunde, "Drehzahl") muss die Zentrifuge rotieren (4 π 2 40)? A 10 5 s -1 B s -1 C s -1 D s -1

21 Seite 21 von 131 E 2, s Eine Kraft von 1 N beschleunigt eine Masse von A 1 g mit 981 cm/s 2 B 1 kg mit 1 cm/s 2 C 1 kg mit 1 m/s 2 D 1 kg mit 9,81 m/s 2 E 9,81 kg mit 1 m/s Drei gleiche Federwaagen mit einem Messbereich von je 1 N seien wie abgebildet aneinandergehängt und ohne angehängtes Gewicht auf Null justiert (d.h. alle zeigen in der hängenden Position Null an). Was zeigen die Waagen an, wenn ein Gewicht von 1 N an Waage 3 unten angehängt wird? A jede Waage zeigt 0,33 N B jede Waage zeigt 0,5 N C jede Waage zeigt 1 N D Waage 1 und 2 zeigen je 0,5 N, Waage 3 zeigt 1 N E Waage 1 und 2 zeigen je 0,25 N, Waage 3 zeigt 0,5 N 86. Die mechanische Kraft kann gemessen werden: (1) im statischen Gleichgewicht als Größe der Gegenkraft (2) im dynamischen Gleichgewicht aus der Beschleunigung eines Körpers bekannter Masse (3) über die Deformation, die ein elastischer Körper durch die Kraft erfährt A nur 1 ist richtig B nur 1 und 2 sind richtig C nur 1 und 3 sind richtig D nur 2 und 3 sind richtig E 1-3 = alle sind richtig 87. Zwei Kugeln (10 und 20 kg) werden in einem luftleeren Raum zur gleichen Zeit von der gleichen Höhe h fallengelassen. In halber Höhe über dem Boden ist A der Impuls beider Kugeln gleich B die Beschleunigung beider Kugeln gleich C die kinetische Energie beider Kugeln gleich D die Summe aus potenzieller und kinetischer Energie für jede Kugel gleich E keine der Aussagen trifft zu

22 Seite 22 von Ein Auto fahre mit 50 km/h (etwa 14 m/s) frontal auf eine Mauer auf. Auf der Strecke von 50 cm (Knautschzone) komme es gleichmäßig verzögert zum Stehen. Welcher Beschleunigung (in Vielfachen der Erdbeschleunigung g) sind die Insassen in etwa ausgesetzt? A 0,5 g B 2 g C 6 g D 20 g E 70 g 89. Längs einer schiefen Ebene mit dem Neigungswinkel von 30 wird eine Masse m = 100 kg reibungslos gehoben. Dazu muss folgende Kraft F parallel zur schiefen Ebene aufgewendet werden: (Beschleunigung des freien Falls g = 10 m/s 2 ; sin 30 = 0,50; cos 30 = 0,87; tan 30 = 0,58) A 50 N B 100 N C 500 N D 1000 N E Die aufzuwendende Kraft kann ohne Angabe der Höhe nicht berechnet werden. 90. Wie sind bei Gleichgewicht an der Balkenwaage die Längen l 1, l 2 und die Massen m 1, m 2 miteinander verknüpft? A m 1 + l 1 = m 2 + l 2 B m 1 + l 2 = m 2 + l 1 C m 1 l 1 = m 2 l 2 D m 1 l 2 = m 2 l 1 E m 1 /l 1 = m 2 /l An einem zweiarmigen Hebel mit den Armen l 1 = 2m und l 2 = 0,4m greifen die Kräfte F 1 und F 2 unter 90 zum Hebel an. Die Kraft F 1 beträgt 2 N. Im Gleichgewicht beträgt F 2 : A 2 N B 4 N C 6 N D 8 N E 10 N

23 Seite 23 von Die Abbildung zeigt schematisch einen Unterarm als Hebel. Die Entfernung des Angriffspunktes A der Gewichtskraft F G vom Ellenbogengelenk C sei a, die Entfernung des Angriffspunktes B des Bizeps M von C sei b. Welche Kraft F muss der Bizeps etwa aufbringen, um F G im Gleichgewicht zu halten, falls beide Kräfte senkrecht zum Unterarm wirken? A F = F G B F = F G a/b C F = F G b/a D F = F G (a-b)/b E F = F G (a-b)/a 93. Ein einarmiger Hebel (einfachstes Modell eines Unterarms) mit den aus der Abbildung ersichtlichen Abmessungen sei am Punkt D drehbar gelagert. Die Kraft F = 100 N ziehe unter dem Winkel 30 und hält damit den Hebel gerade in waagerechter Richtung. Welche Kraft wirkt im Lager D in x-richtung? (sin 30 = 0,5; cos 30 = 0,866) A 8,66 N

24 Seite 24 von 131 B 25 N C 40 N D 50 N E 86,6 N 94. Eine Stange ist bei A um eine zur Zeichenebene senkrechte Achse drehbar gelagert. An der Stange greift die Kraft F 2 = 10 N an (siehe Skizze). Wie groß muss F 1 gewählt werden, damit sich die beiden Drehmomente kompensieren? A F 1 = 10 N B F 1 = 40 N C F 1 = 50 N D F 1 = 60 N E F 1 = 500 N 95. An den Enden einer Stange, die in der Mitte unterstützt wird, hängen zwei Kugeln 1 und 2 mit einem Radienverhältnis von r 1 : r 2 = 1 : 2. Wie muss ihr Dichteverhältnis ρ 1 : ρ 2 sein, damit die Stange im Gleichgewicht ist? A ρ 1 : ρ 2 = 1 : 4 B ρ 1 : ρ 2 = 1 : 2 C ρ 1 : ρ 2 = 2 : 1 D ρ 1 : ρ 2 = 4 : 1 E ρ 1 : ρ 2 = 8 : 1

25 Seite 25 von Eine 1 m lange und 1 kg schwere homogene Stange wird in der gekennzeichneten Weise unterstützt. Welche Masse m ist rechts erforderlich, um Gleichgewicht herzustellen? A 0,25 kg B 0,5 kg C 1,0 kg D 1,5 kg E 2,0 kg 97. Der Schwerpunkt eines mit beiden Händen und Füßen auf dem Boden stehenden Menschen liegt etwa bei welcher mit den Buchstaben bezeichneten Stelle? A B C D E Der Schwerpunkt kann aus der Abbildung auch nicht ungefähr angegeben werden. 98. Welche Aussage trifft zu? Auf eine Masse von m = 50 kg wirkt eine Schwerkraft von etwa A 50 N B 50 kg m s -2 C 500 N m

26 Seite 26 von 131 D N E 500 J 99. Auf einer Waage befindet sich ein vollständig mit Wasser gefülltes Überlaufgefäß (siehe Skizze). Die Waage zeigt eine Gesamtmasse m = 5,0 kg an. Legt man vorsichtig ein Metallstück (Masse: 1 kg, Dichte: 10 g/cm 3 ) in das Wasser, so wird dabei ein Teil des Wassers auslaufen. Welche Masse zeigt die Waage anschließend an? A 4,9 kg B 5,0 kg C 5,1 kg D 5,9 kg E 6,0 kg 100. Eine Masse von 100 kg wird (von der Erdoberfläche) um 2 m gegen die Schwerkraft angehoben (g 10 m s -2 ). Die zu leistende Arbeit ist etwa A 50 J B 100 J C 200 J D 1000 J E 2000 J 101. Ein Körper wird durch eine konstante Kraft F um die Strecke s entlang einer Geraden verschoben. Wie groß ist die verrichtete Arbeit, wenn F an dem Körper unter einem Winkel α zur Geraden angreift? A W = F s cos(α) B W = F s sin(α) C W = F s α D W = F α E W = F s 102. Wie groß ist die bei Abnahme der Geschwindigkeit eines Körpers mit der Masse m = 2 kg durch Reibung von v 1 =11 km/s auf v 2 =10 km/s entstehende Wärmemenge Q? A Q = ½ m (v 1 - v 2 ) 2 = 10 6 J B Q = ½ m (v 1 - v 2 ) 2 = 10 3 J

27 Seite 27 von 131 C Q = ½ m (v v2 2 ) = J D Q = ½ m (v v2 2 ) = J E Q = ½ m (v v2 2 ) = 2,1 kj 103. Die mittlere Energiezufuhr eines 60 kg schweren Menschen betrage etwa Joule pro Tag. Dieser Wert entspricht einer mittleren Leistung von A 17 W B 25 W C 35 W D 50 W E 70 W 104. Bei einem horizontal schwingenden ungedämpften Federpendel gelten für die potenzielle Energie der Elastizität und die kinetische Energie der Bewegung: (1) In jedem Punkt der Schwingung ist die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie konstant. (2) Bei Durchgang durch die Ruhelage ist die potenzielle Energie der Schwingung gleich Null. (3) Im Umkehrpunkt der Schwingung ist die kinetische Energie maximal. A nur 1 ist richtig B nur 2 ist richtig C nur 1 und 2 sind richtig D nur 2 und 3 sind richtig E 1-3 = alle sind richtig 105. Bei der ungedämpften (reibungsfreien) Schwingung eines Fadenpendels A ist die kinetische Energie am größten B ist die kinetische Energie beim Durchgang des Pendels durch den tiefsten Punkt am kleinsten C ist die potenzielle Energie beim Durchgang des Pendels durch den tiefsten Punkt am größten D ist die potenzielle Energie in dem Umkehrpunkten am kleinsten E ist zu jedem Zeitpunkt der Schwingung die Summe der Energien konstant 106. Welche Aussage trifft nicht zu? Folgende Größen dienen zur Angabe der Menge eines festen Stoffes A die Stoffmenge B die Masse C die Dichte D das Volumen E die Teilchenzahl 107. Das Hookesche Gesetz ist gültig A im gesamten Bereich der plastischen Verformung B nur für Metalle C im gesamten Bereich der elastischen Verformung D nur im linearen elastischen Bereich E bei allen reversiblen Dehnungen

28 Seite 28 von In der Abbildung ist die Kraft-Längen-Abhängigkeit einer Faser dargestellt. (Ordinate und Abszisse linear geteilt). Prüfen Sie die folgenden Aussagen: (1) Das Hookesche Gesetz ist erfüllt. (2) Bei der maximal wirkenden Kraft ist die Faser gerissen. (3) Die Längenänderung der Faser ist nicht reversibel. A Keine der Aussagen (1) bis (3) trifft zu B nur 1 ist richtig C nur 1 und 2 sind richtig D nur 2 und 3 sind richtig E 1-3 = alle sind richtig 109. In der nachstehenden Zeichnung ist das Spannungs-Dehnungsverhalten eines menschlichen Knochens wiedergegeben. Welche Aussagen treffen zu? (1) Das Hookesche Gesetz gilt für den gesamten dargestellten Messbereich. (2) Knochen lassen sich bei kleinen Spannungen (< % Nm -2 ) leichter zusammendrücken als auseinanderziehen. (3) Zum Zerbrechen des Knochens beim Dehnen ist eine geringere Kraft notwendig als beim Stauchen. (4) Je größer die Spannung, um so geringer ist die Dehnung. A nur 3 ist richtig B nur 1 und 2 sind richtig C nur 1 und 4 sind richtig D nur 2 und 3 sind richtig E 1-4 = alle sind richtig

29 Seite 29 von Bei der Dehnung einer menschlichen Sehne habe die relative Längenänderung l/l in Abhängigkeit von der Kraft F den im nachfolgenden Diagramm dargestellten Verlauf. Das Hookesche Gesetz gilt A in keinem der angegebenen Bereiche I bis III B im Bereich I C im Bereich II D im Bereich III E in allen drei Bereichen I, II und III 111. Senkrecht auf eine Fläche A = 10 cm 2 wirkt eine Kraft F = 20 N. Der Druck p ist (1) p = 200 N cm 2 (2) p = 2 Ncm -2 (3) p = Pa (4) p = 2 Pa A nur 1 ist richtig B nur 2 ist richtig C nur 4 ist richtig D nur 2 und 3 sind richtig E nur 2 und 4 sind richtig 112. Auf den einen Stempel (Fläche 100 cm 2 ) einer hydraulischen Presse wird eine Kraft von 15 N ausgeübt, wobei über der Kompression einer Probe ein Weg von 8 cm zurückgelegt wird. Die an dem anderen Stempel (Fläche 400 cm 2 ) angreifende Kraft und der zurückgelegte Weg dieses Stempels sind gegeben durch A 7,5 N 16 cm B 30 N 4 cm C 30 N 2 cm D 60 N 4 cm E 60 N 2 cm

30 Seite 30 von Der Kolben einer 50 ml - Spritze sei ganz hineingedrückt und die Spritze an der Spitze luftdicht verschlossen (siehe Skizze). Welche der folgenden Größen benötigt man zur Berechnung der Kraft, die beim Herausziehen des Kolbens aus der Spritze notwendig ist? (Reibung sei vernachlässigbar) (1) Innenquerschnitt der Spritze (2) Volumen der Spritze (3) Luftdruck (4) Winkel β gemäß Zeichnung A nur 1 und 2 sind richtig B nur 1 und 3 sind richtig C nur 1, 2 und 3 sind richtig D nur 2, 3 und 4 sind richtig E 1-4 = alle sind richtig 114. Mit einer Spritze mit spitzem Kolben (Abb. a) kann man einen größeren Druck beim Hineindrücken des Kolbens erzielen, als mit einer Spritze mit flachem Kolben (Abb. b) (sonst gleiche Bedingungen), weil sich beim Hineindrücken des spitzen Kolben die drückende Kraft auf die Spitze des Kolbens konzentriert. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: -

31 Seite 31 von Der Schweredruck einer Flüssigkeitssäule ist eindeutig zu berechnen aus der (1) Masse der Flüssigkeit (2) Höhe der Flüssigkeitssäule (3) Dichte der Flüssigkeit (4) Viskosität der Flüssigkeit (5) Erdbeschleunigung A nur 1 und 2 sind richtig B nur 2 und 3 sind richtig C nur 2, 3 und 4 sind richtig D nur 2, 3 und 5 sind richtig E 1-5 = alle sind richtig 116. Etwa wie groß ist der Schweredruck einer 1 m hohen Wassersäule? A 10 4 hpa B 10 3 hpa C 10 2 hpa D 10 hpa E 1 hpa 117. In einer Wassertiefe von 5 m beträgt der hydrostatische Druck p A 0,1 bar B 0,5 bar C 1 bar D 5 bar E 10 bar 118. Wie groß ist etwa der Gasdruck p, der an dem abgebildeten Quecksilbermanometer abgelesen wird, wenn der äußere Luftdruck 900 mbar beträgt? (1 mm Hg 1,33 mbar) A 1565 mbar B 1300 mbar C 665 mbar D 500 mbar E 235 mbar

32 Seite 32 von In einem senkrecht stehenden U-Rohr befinden sich zwei Flüssigkeiten I und II. Die Dichte der Flüssigkeit I ist 12 g/cm 3. Die Dichte der Lösung II beträgt: A 1 g/cm 3 B 2 g/cm 3 C 4 g/cm 3 D 6 g/cm 3 E 12 g/cm Die Höhendifferenz der Flüssigkeitssäulen in den Schenkeln eines wassergefüllten U-Rohr-Manometers beträgt 10 cm. Etwa welche Druckdifferenz p 2 - p 1 zeigt das Manometer an (g 10 m s -2 )? A 0,1 Pa B 1 Pa C 10 Pa D 100 Pa E 1000 Pa

33 Seite 33 von Der Bodendruck (gemessen in N/m 2 ) ist (1) im Gefäß I kleiner als im Gefäß II (2) im Gefäß II kleiner als im Gefäß I (3) im Gefäß III am kleinsten A Keine der obigen Aussagen trifft zu B nur 1 ist richtig C nur 2 ist richtig D nur 3 ist richtig E nur 1 und 3 sind richtig 122. Welche Kurve stellt den Zusammenhang zwischen der vom Boden aus gerechneten Messhöhe h und dem Schweredruck p s der inkompressiblen Flüssigkeit in der Höhe h qualitativ richtig dar? (p B = Schweredruck am Boden des Gefäßes) A B C D E 123. Ein senkrecht stehendes körperähnliches Gefäß aus zusammenhängenden Plexiglasröhren ist mit Wasser gefüllt (siehe linker Teil der Skizze). Welche der Kurven (A) bis (E) stellt die Abhängigkeit des Druckes p von der Höhe h im Wasser am besten dar? A B C

34 Seite 34 von 131 D E 124. Welches Diagramm gibt qualitativ den Zusammenhang zwischen Luftdruck und Höhe richtig wieder (lineare Koordinaten)? A B C D E 125. Ein mit Wasser (inkompressibel) gefüllter, kugelförmiger Vorratsbehälter sei der Schwerkraft unterworfen. In einem zylindrischen Rohransatz befindet sich ein beweglicher Stempel (siehe Skizze), mit dem die Kraft F auf die Flüssigkeit ausgeübt wird. Welches Diagramm (A) bis (E) gibt die Abhängigkeit des Druckes p (Summe aus Stempeldruck und Schweredruck) von der Wassertiefe x richtig wieder? A

35 Seite 35 von 131 B C D E 126. Schwebt ein Körper in einer Flüssigkeit, so A wirkt auf den Körper keine Gewichtskraft B ist der auf den Körper wirkende Schweredruck gleich dem äußeren Luftdruck C ist die Dichte des Körpers kleiner als die der Flüssigkeit D ist der Auftrieb des Körpers gleich der Reibungskraft E ist die Masse des Körpers gleich der Masse der verdrängten Flüssigkeitsmenge 127. Welche der folgenden Aussagen zum Auftrieb eines Körpers trifft zu? A Der Auftrieb ist gleich dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeit auf den Körper. B Der Auftrieb ist gleich der Gewichtskraft des Körpers in der Flüssigkeit. C Der Auftrieb ist gleich dem Volumen der Flüssigkeit. D Der Auftrieb ist gleich der Differenz zwischen der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeitsmenge und der Gewichtskraft des Körpers. E Keine der Aussagen (A) bis (D) trifft zu Ein fester Körper (Kompressibilität gleich Null) ist in eine inkompressible Flüssigkeit vollständig eingetaucht. Der auf den Körper wirkende Auftrieb hängt dann ab von (1) dem Gewicht des Körpers (2) der Tauchtiefe des Körpers (3) dem Volumen des Körpers (4) der Dichte der Flüssigkeit A nur 1 und 2 sind richtig B nur 1 und 4 sind richtig C nur 2 und 4 sind richtig D nur 3 und 4 sind richtig E 1-4 = alle sind richtig 129. Ein kugelförmiger Luftballon wird unter Wasser auf den doppelten Durchmesser aufgeblasen. Seine Auftriebskraft A ändert sich dadurch nicht B steigt auf das Doppelte

36 Seite 36 von 131 C steigt auf das Vierfache D steigt auf das Achtfache E sinkt auf die Hälfte 130. Ein Körper der Masse m = 2 kg hat ein Volumen V = 800 cm 3. Er befindet sich in Wasser und hängt an einer Federwaage. Dann zeigt die Federwaage folgende Kraft an (g=10 m/s 2 ) A 800 N B 20 N C 28 N D 12 N E 1,6 N 131. Im Inneren einer Kugel mit dem Durchmesser d' = 2d befindet sich ein kugelförmiger luftleerer Hohlraum mit dem Durchmesser d. Welche Dichte muss das Material der äußeren Kugel haben, damit sie in Wasser gerade schwebt? A 3/4 g/cm 3 B 7/8 g/cm 3 C 8/7 g/cm 3 D 4/3 g/cm 3 E 3/2 g/cm An der Grenzfläche Wasser-Glas überwiegen die Adhäsionskräfte, weil für benetzende Flüssigkeiten die Kohäsionskräfte größer als die Adhäsionskräfte sind. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: -

37 Seite 37 von Bei den benetzenden Flüssigkeiten sind Kohäsionskräfte größer als Adhäsionskräfte, weil Kohäsionskräfte molekulare Kräfte zwischen gleichen, Adhäsionskräfte dagegen Kräfte zwischen verschiedenen Atomen bzw. Molekülen sind. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: Welche der Aussagen trifft nicht zu? Beim Eintauchen einer Glaskapillare in eine benetzende Flüssigkeit beobachtet man, dass die Flüssigkeit in der Kapillare hochsteigt. A Das Phänomen wird als Kapillarszesion (Kapillarattraktion) bezeichnet. B Die Adhäsion zwischen Glas und Flüssigkeit ist größer als die Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit. C Die Steighöhe ist abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit. D Die Steighöhe ist abhängig vom Radius der Kapillare. E Die Steighöhe ist proportional zur Oberflächenspannung der Flüssigkeit Die Oberfläche der Quecksilbersäule in einem engen Rohr hat die Form eines nach oben konvexen Meniskus (siehe Abbildung), weil die Adhäsionskräfte zwischen den Hg-Atomen und den Atomen und Molekülen der Glaswand größer sind als die Kohäsionskräfte zwischen den Hg-Atomen. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: In der Abbildung ist ein oben offenes Glasrohr R im Querschnitt gezeichnet, das in eine Flüssigkeit F eintaucht. (1) Das Flüssigkeitsniveau im Rohr ist wegen des Druckes der Luftsäule im Rohr tiefer als im umgebenden Medium. (2) Die Kohäsion der Flüssigkeit ist größer als die Adhäsion. (3) Bei der Flüssigkeit kann es sich um Quecksilber handeln.

38 Seite 38 von 131 A nur 1 ist richtig B nur 2 ist richtig C nur 1 und 3 sind richtig D nur 2 und 3 sind richtig E 1-3 = alle sind richtig 137. Eine Kapillare taucht in eine Flüssigkeit, die ihre Wand nicht benetzt. Welche Abbildung gibt das Verhalten der Flüssigkeit richtig wieder? A B C D E 138. Taucht eine Kapillare in Quecksilber, so ergibt sich eine Kapillardepression, weil die Kohäsion zwischen den Quecksilberatomen größer ist als die Adhäsion zwischen Quecksilber und Glas. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: Bei laminaren Strömungen treten keine Reibungskräfte auf, weil laminare Strömungen dadurch gekennzeichnet sind, dass benachbarte Flüssigkeitsschichten ohne Verwirbelung aneinander vorbeigleiten. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: -

39 Seite 39 von 131 D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: Welche Eigenschaften sind für laminare Strömungen kennzeichnend? (1) reibungsfreie Strömung (2) wirbelfreie Strömung (3) gleiche Strömungsgeschwindigkeiten an allen Stellen eines Rohrquerschnitts (4) gleiche Strömungsgeschwindigkeiten an engen und weiten Stellen des Rohres (5) kein Druckabfall längs eines durchströmten Rohres A nur 1 ist richtig B nur 2 ist richtig C nur 3 und 4 sind richtig D nur 1, 2, 3 und 4 sind richtig E 1-5 = alle sind richtig 141. In einem zylindrischen Gefäß steigt der Flüssigkeitsspiegel h entsprechend der nachstehenden Abbildung mit der Zeit an. Welchen zeitlichen Verlauf hat die Volumenstromstärke I für den Zulauf? A B C D E 142. Ein Rohr mit Einschnürung (siehe Skizze) wird von einer Flüssigkeit durchströmt (Strömungsgeschwindigkeit v 1 im Querschnitt 1) Wie groß ist die Strömungsgeschwindigkeit v 2 in der Engstelle 2 (Fläche A 2 )? A v 2 = 4 v 1 B v 2 = π v 1 C v 2 = 4π v 1 D v 2 = v 1 /4

40 Seite 40 von 131 E v 2 = v 1 /4π 143. Wenn eine Flüssigkeit durch ein Rohr strömt, dessen Querschnitt sich an einer bestimmten Stelle erweitert, so nimmt dort auch die Strömungsgeschwindigkeit zu, weil bei einer stationären Strömung durch jeden Querschnitt in gleichen Zeiten gleiche Flüssigkeitsmengen hindurchtreten müssen. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: Aus einer 10-ml-Spritze kann man 5 ml Wasser von 20 C in 5 s durch eine Kanüle der Länge 3 cm und einem Innendurchmesser von 0,4 mm durchdrücken. Mit welcher mittleren Geschwindigkeit tritt das Wasser etwa aus der Kanüle aus? A 0,1 m/s B 1 m/s C 2 m/s D 8 m/s E 20 m/s 145. Das Hagen-Poiseuillesche Gesetz gilt streng genommen nur, wenn u.a. folgende Voraussetzung erfüllt ist: (1) elastische Rohrwandung (2) niedrige Viskosität (3) homogene Flüssigkeit (4) unbenetzbare Rohrwandung A nur 1 ist richtig B nur 2 ist richtig C nur 3 ist richtig D nur 4 ist richtig E nur 3 und 4 sind richtig 146. Welche Aussage trifft nicht zu? Das Hagen-Poiseuillesche Strömungsgesetz für die Strömung von Flüssigkeiten durch Rohre vom Radius r und der Länge l A besagt, dass die Stromstärke proportional zur Druckdifferenz an den Rohrenden ist B gilt für laminare Strömung C gestattet die Berechnung eines Strömungswiderstandes D besagt, dass die Stromstärke konstant bleibt, wenn die Länge und der Querschnitt eines Rohres gleichzeitig verdoppelt werden

41 Seite 41 von 131 E gestattet die Ermittlung der Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität aus derjenigen der Stromstärke 147. Welche Aussage trifft nicht zu? Eine inkompressible Newtonsche Flüssigkeit strömt laminar durch ein Rohr, dessen Querschnitt sich verjüngt (siehe Skizze). Betrachtet man die Strömung in den beiden Rohrteilen, so ist im engen Rohrteil A die Stromstärke ebenso groß wie im weiten Teil B die mittlere Strömungsgeschwindigkeit größer als im weiten Teil C das Druckgefälle größer als im weiten Teil D die Viskosität größer als im weiten Teil E die Dichte ebenso groß wie im weiten Teil 148. Eine Flüssigkeit ströme unter Gültigkeit des Hagen-Poiseuille-Gesetzes durch eine Kapillare. Die Stromstärke wird doppelt so groß, wenn man A eine Kapillare mit dem doppelten Durchmesser wählt B eine Kapillare mit der vierfachen Querschnittsfläche verwendet C eine Flüssigkeit mit der doppelten dynamischen Viskosität (Zähigkeit) nimmt D die Druckdifferenz zwischen den Enden der Kapillare verdoppelt E eine Kapillare von doppelter Länge benutzt 149. Zwei Rohre mit kreisförmigem Querschnitt und gleicher Länge sind hintereinandergeschaltet. Die Radien der Rohre verhalten sich wie r 1 :r 2 = 1: 2. Durch die Rohre wird Wasser gepumpt, die Strömung durch die Rohre sei laminar. In welchem Verhältnis stehen die Druckabfälle p 1 und p 2 an den beiden Rohrstücken zueinander? A p 1 : p 2 = 1:1 B 2:1 C 2:1 D 4:1 E keine der angegebenen Antworten trifft zu 150. Eine zähe Flüssigkeit fließt in laminarer Strömung durch das skizzierte Rohr. Dann ist der Druckabfall zwischen den Punkten 1 und 2 A kleiner als der Druckabfall zwischen den Punkten 3 und 4 B größer als der Druckabfall zwischen den Punkten 3 und 4 C gleich dem Druckabfall zwischen den Punkten 3 und 4 D ohne Angabe der Stromstärke nicht mit dem Druckabfall zwischen den Punkten 3 und 4 vergleichbar

42 Seite 42 von 131 E keine der obigen Aussagen trifft zu 151. Unter Einfluss der Druckdifferenz p = p 0 -p 1 strömt eine visköse, inkompressible Flüssigkeit laminar durch zwei hintereinandergeschaltete Kapillaren mit gleicher Länge, aber unterschiedlichem Querschnitt (siehe Abbildung). Welche Kurve (A) bis (E) beschreibt den Druckverlauf längs der Kapillaren? A B C D E 152. In dem Diagramm ist der Zusammenhang zwischen hydrodynamischer Stromstärke I und Druckdifferenz p (bei konstanter Entfernung der Druckmessstellen) für die Strömung von Wasser durch ein dünnes Glasrohr darges Für den hydrodynamischen Widerstand (Strömungswiderstand) R ergibt sich: A N s m -5 B N s m -5 C N s m -5 D N s m -5

43 Seite 43 von 131 E N s m Durch zwei Rohre wird Wasser gepumpt. Die Rohre haben folgende Maße Rohr 1: Länge l 1 = 2 m, Radius r 1 = 2 cm Rohr 2: Länge l 2 = 1 m, Radius r 2 = 1 cm Der Druckabfall sei in beiden Rohren derselbe, die Strömung sei laminar. In welchem Verhältnis steht die Wassermenge V 1, die in einer Sekunde durch das Rohr 1 fließt, zur Wassermenge V 2, die in derselben Zeit durch Rohr 2 fließt? A V 1 :V 2 = 1:1 B 2:1 C 4:1 D 8:1 E 16: Wenn man den Durchmesser einer Kapillare verdoppelt, dann wird der Strömungsleitwert der Kapillare bei Newtonschen Flüssigkeiten A 2 mal so groß B 4 mal so groß C 8 mal so groß D 16 mal so groß E 32 mal so groß 155. Die Volumenstromstärke einer laminar strömenden Flüssigkeit durch eine Kapillare soll um 20% erhöht werden, indem der lichte Durchmesser vergrößert wird. Es ist ungefähr eine Durchmesservergrößerung notwendig um ungefähr A 20 % B 10 % C 5 % D 2,5 % E 1,25 % 156. Bei der Strömung einer Newtonschen Flüssigkeit durch eine Kapillare mit kreisförmiger Querschnittsfläche wird die Volumenstromstärke um den Faktor 16 vergrößert, wenn man unter Konstanthalten aller anderen Parameter A den Druck auf die Kapillaren vervierfacht B die Druckdifferenz an den Ende der Kapillare vervierfacht C die Länge der Kapillare auf ein Viertel reduziert D die Viskosität der Flüssigkeit auf ein Viertel reduziert

44 Seite 44 von 131 E eine Kapillare mit vierfacher Querschnittsfläche benutzt 157. Mit welcher der folgenden Maßnahmen erreicht man die größte Zunahme des durch eine Kapillare fließenden Volumens einer zähen Newtonschen Flüssigkeit? A Vergrößerung des Kapillarradius um 10 % B Erhöhung der Druckdifferenz um 30 % C Erniedrigung der Viskosität um 20 % durch Temperaturerhöhung D Verkürzung der Kapillare um 20 % E Verlängerung der Durchflusszeit um 30 % 158. Die Flüssigkeit in der "Spritze" (siehe Skizze) wird durch die Kanüle R mit konstanter Kraft F ausgepreßt; die Geschwindigkeit in der Kanüle R sei v > 0. Der statische Druck p 1 an der Stelle 1 der Kanüle R ist dann: (1) p 1 = F/A (2) p 1 = p 2 (3) p 1 > p 2 (4) p 1 < p 0 (5) p 1 hängt von der Strömungsgeschwindigkeit v in R ab. A nur 1 ist richtig B nur 1 und 2 sind richtig C nur 1 und 3 sind richtig D nur 3 und 4 sind richtig E nur 3, 4 und 5 sind richtig 159. Die dynamische Viskosität η ist definiert durch η = (df/da) / (dv/dx) df/da: Schubspannung = Tangentialkraft/Fläche dv/dx: Geschwindigkeitsgradient = Geschwindigkeitsdifferenz/Abstand Aufgrund dieser Definition berechnet sich die Einheit der Viskosität aus den Basiseinheiten des SI zu: A kg m -2 s -2 B kg m -1 s -2 C kg m -2 s -1 D kg m -1 s -1 E kg m s Eine Kugel sinkt in einer zähen Flüssigkeit nach einer gewissen Fallzeit mit konstanter Geschwindigkeit. Dieses Phänomen ist wie folgt zu begründen: A die Kugel erfährt einen Auftrieb B die Grenzflächenspannung an der Kugel hemmt ihre Bewegung

45 Seite 45 von 131 C die Adhäsion ist größer als die Kohäsion D der Schweredruck in der Flüssigkeit wird nach unten größer E die auf die Kugel wirkenden Kräfte sind im Gleichgewicht, d.h. ihre Resultierende ist Null 161. Welche Aussage trifft zu? Eine Metallkugel sinkt in einer Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeit. Dann gilt für die Beträge der an der Kugel angreifenden Kräfte (Gewichtskraft, Auftrieb und Reibungskraft) A Gewichtskraft + Auftrieb = Reibungskraft B Gewichtskraft = Auftrieb mal Reibungskraft C Gewichtskraft = Reibungskraft D Gewichtskraft = Auftrieb + Reibungskraft E keine der obigen Aussagen ist richtig 162. Welche Aussage trifft nicht zu? Eine Aluminium-Kugel (Dichte 2,7 g cm -3 ) wird unter Wasser losgelassen und sinkt nach unten. A Der Auftrieb der Kugel im Wasser ist proportional zum Kugelvolumen. B Der Auftrieb ist proportional zur Dichte der Kugel. C Die Kugel kann bei hinreichend großer Fallstrecke eine konstante Sinkgeschwindigkeit erreichen. D Der Auftrieb der Kugel hängt von der Masse der von der Kugel verdrängten Flüssigkeit ab. E Der Auftrieb bleibt konstant, wenn anstelle der Aluminium-Kugel eine Eisen-Kugel mit gleichem Durchmesser verwendet wird In einer viskösen Flüssigkeit sinken eine größere und eine kleinere Kugel gleicher Dichte jeweils mit konstanter Geschwindigkeit weil bei der größeren Kugel die Reibungskraft mit zunehmender Tiefe abnimmt. A Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: richtig B Aussage 1: richtig, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: falsch C Aussage 1: richtig, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: - D Aussage 1: falsch, Aussage 2: richtig, Verknüpfung: - E Aussage 1: falsch, Aussage 2: falsch, Verknüpfung: Welche Aussage über strömende Flüssigkeiten trifft nicht zu? A Das Hagen-Poiseuille-Gesetz gilt nur bei laminarer Strömung. B Das Hagen-Poiseuille-Gesetz gilt nur bei reibungsfreier Strömung. C Der Strömungswiderstand erhöht sich beim Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung. D Bei Überschreiten eines kritischen Wertes der Reynolds-Zahl kann es zum Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung kommen. E Für inkompressible Flüssigkeiten gilt die Kontinuitätsgleichung Eine Versuchsperson steht ruhig und frei auf einer Personenbodenwaage (Federwaage). Diese zeigt die Masse m 0 an. Die Versuchsperson macht nun eine Kniebeuge, um anschließend wieder in die Ausgangsstellung zurückzukehren. Die von der Federwaage angezeigte Masse m ist während der Beschleunigung des Oberkörpers am Anfang der A Abwärtsbewegung gleich m 0 B Abwärtsbewegung größer als m 0 C Abwärtsbewegung kleiner als m 0

46 Seite 46 von 131 D Aufwärtsbewegung kleiner als m 0 E Aufwärtsbewegung gleich m In einer Lösung beträgt die Konzentration des gelösten Stoffes 0,25 mg/ml. Es werden nun n ml dieser Lösung mit m ml des Lösungsmittels gemischt. Für welche n und m ergibt sich dabei eine Lösung der Konzentration 0,10 mg/ml? A n = m = 0,125 B n = 2 und m = 3 C n = 2 und m = 5 D n = 3 und m = 2 E n = 5 und m = Die Sedimentationskonstante ist der Quotient aus Sedimentationsgeschwindigkeit und Zentrifugalbeschleunigung. Sie wird in der Einheit Svedberg (1 S = s) angegeben. Serumalbuminmoleküle bewegen sich bei einer Zentrifugalbeschleunigung von g (g 10 m/s 2 ) in einem Zentrifugenröhrchen mit konstanter Sedimentationsgeschwindigkeit. Ihre Sedimentationskonstante beträgt 5 S. Etwa in welcher Zeit legen sie radial eine Strecke von 1 cm zurück? A 10 s B 100 s C 1000 s D s E s 168. Ein Rohr(abschnitt) ist vollständig mit einer inkompressiblen, von links nach rechts (laminar) hindurchfließenden Flüssigkeit gefüllt. Bei der kreisförmigen Querschnittsfläche A 1 beträgt der Innendurchmesser des Rohres d 1 = 4,5 cm und die (mittlere) Strömungsgeschwindigkeit v 1 = 5,0 cm/s. Welchen Wert hat die (mittlere) Strömungsgeschwindigkeit v 2 bei der kreisförmigen Querschnittsfläche A 2, wenn dort der Innendurchmesser d 2 = 1,5 cm ist? A v 2 = 10 cm/s B 15 cm/s C 20 cm/s D 45 cm/s E 135 cm/s