Schriftliche Lernerfolgskontrolle 1

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1 Schriftliche Lernerfolgskontrolle 1 Physik Mechanik I: Bewegungen Klasse 8 Schuljahr 2017/2018 Name: Klasse: Datum: Hinweise: Für die Bearbeitung der Lernerfolgskontrolle sind neben Schreibutensilien ein Geodreieck und ein einfacher (nicht programmierbarer) Taschenrechner zugelassen. Weitere Hilfsmittel dürfen nicht verwendet werden. Handys sowie andere elektronische Geräte (Smartwatches, ) müssen ausgeschaltet und bei der Lehrkraft für die Dauer der Bearbeitung abgegeben werden. Alle Lösungen zu den Aufgaben werden auf diesen Bogen geschrieben. Es darf kein eigenes Papier verwendet werden. Die Heftung bitte nicht lösen! Schreibe mit einem dokumentechten Stift und in einer gut lesbaren Schrift. Mit Bleistift geschriebene Sätze sowie nicht lesbare oder interpretationsbedürftige Wörter werden nicht gewertet. Grundsätzlich wird das gewertet, was geschrieben steht, nicht was gemeint sein könnte. Strukturiere deine Lösungen und mache sie nachvollziehbar. Achte bei Rechnungen auf das Gegeben/Gesucht-Schema. Achte auf korrekte Rechtschreibung, Grammatik, Zeichensetzung und vollständige Sätze. Bewertung: Bitte erst wenden, wenn du dazu aufgefordert wirst! Aufgabe A1 A2 A3 A4 Zusatz Gesamt NOTE Erreichbare Punkte (2) 55 Erreichte Punkte Arithmetisches Mittel: Median: Aktuelle mündliche Note: Unterschrift der Eltern:

2 Platz für Rechnungen (freiwillig, unbewertet!):

3 Aufgabe 1: Grundwissen zu Bewegungen [ /17 Punkte] (a) Kennzeichne in der rechten Spalte mit w für wahr f für falsch k für weder wahr noch falsch den Wahrheitsgehalt der folgenden Aussagen. Eine Begründung wird weder erwartet noch gewertet. (9P) Aussage Wahrheitsgehalt Ein Körper, der sich gleichförmig bewegt, hat eine konstante Geschwindigkeit. Ein Körper, der sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit v = 1 km bewegt, wird h nicht beschleunigt. Wenn in einem a(t)-diagramm der Graph konstant oberhalb der t Achse verläuft, dann bewegt sich der Körper gleichförmig. Die Geschwindigkeit zweier Körper wird zum selben Zeitpunkt bestimmt. Dann wird der schnellere Körper stärker beschleunigt. Ein Deckenventilator mit vier Rotoren dreht sich in jeder Sekunde zweimal um die eigene Achse. Die Rotoren werden gleichmäßig beschleunigt. Zwei Kisten werden mit unterschiedlichen Materialien befüllt. In der einen Kiste befinden sich 5 kg Erde, in der anderen Kiste 5 kg Kieselsteine. Dann gilt: Beide gefüllte Kisten haben dieselbe Trägheit. Die Anschnallpflicht in einem PKW ist eingeführt worden, weil Fahrzeuginsassen ab einer bestimmten Geschwindigkeit aus dem Fahrzeug katapultiert werden können. Ein Körper bewege sich auf einer geraden Strecke mit der konstanten Geschwindigkeit v = 2 km. Dann wird der Körper in einer halben Stunde 1000 m h zurücklegen. Eine Trendlinie ist die optimale Gerade, die immer durch alle Messpunkte geht.

4 (b) Bei den folgenden Abbildungen handelt es sich um v(t) Diagramme. Kreuze an, in welchem der drei Fälle I, II oder III der Körper am stärksten beschleunigt wird. (1P) I II III (c) Skizziere grob/schematisch das s(t) Diagramm eines Körpers, der gleichmäßig beschleunigt wird. (1P) s(t) t (d) Usain Bolt ist der schnellste Mensch der Welt. Er hat eine Spitzengeschwindigkeit von v = 44,7 km. erreicht. Kreuze an, welche Umrechnungen korrekt sind. (6P) h (Bewertungshinweis: Für jedes nicht korrekt gesetzte Kreuz werden 2P abgezogen; Gesamtpunktzahl 0.) 160,92 m s 12,42 m s 0,447 m h 447 km Tag cm h 0,447 km Jahr km s 0,745 km min Platz für Rechnungen (freiwillig, unbewertet!):

5 Aufgabe 2: Geschwindigkeit graphisch [ /12 Punkte] Ahmed möchte seine Freundin Babette besuchen. Von zu Hause fährt er mit dem Rad in Richtung ihrer Wohnung. Dabei hat er folgendes Bewegungsprofil: Zunächst fährt Ahmed 20 Sekunden konstant mit v 0 = 5 m s. Dann bremst er innerhalb von einer Minute gleichmäßig bis zum Stillstand ab. Anschließend schaut er 30 Sekunden auf sein Smartphone, um in einer App nach dem Weg zu schauen. Jetzt beschleunigt er innerhalb von einer halben Minute auf 36 km/h. Ahmed hält die Geschwindigkeit 20 Sekunden und bremst dann innerhalb von 5 Sekunden bis zum Stillstand ab; er hat sein Ziel erreicht. (a) Gib Ahmeds Anfangsgeschwindigkeit v 0 in km h an. (1P) v 0 = (b) Rechne in m s um: (1P) 36 km h = (c) Skizziere Ahmeds Bewegungsprofil im v(t)-diagramm. (Denke an die Achsenbeschriftungen!) (7P) v(t) in m s t in s

6 (d) Trage in die folgende Tabelle ein, wie schnell Ahmed nach den gefragten Zeiten ist. (3P) Vergangene Zeit t Ahmeds Geschwindigkeit v 70 s 100 s 150 s

7 Aufgabe 3: Diagramme Tabellen Rechnen [ /18 Punkte] Ahmed und Babette gehen zum selben Zeitpunkt aus ihren jeweiligen Wohnungen einander entgegen. Babette geht mit einer konstanten Schrittgeschwindigkeit von 3 km. Der Ursprung des h Koordinatensystems liegt in ihrer Wohnung. Die zu verschiedenen Zeitpunkten von Ahmed zurückgelegten Strecken sind in untenstehender Tabelle zusammengefasst. s in km t in min (a) Skizziere im s(t) Diagramm jeweils die Graphen, die die Bewegung von Babette bzw. Ahmed beschreiben. (4P) s(t) in km t in m

8 (b) Lies im Diagramm von Aufgabenteil (a) ab, nach welcher Zeit t sich die beiden treffen. (1P) (c) Gib Ahmeds Geschwindigkeit in km h an. (1P) (d) Wie weit sind die beiden nach 20 min voneinander entfernt? Begründe dein Ergebnis in einem kurzen Satz oder einer Rechnung. (2P) (e) Bestimme jeweils die Funktionen s(t), die die Bewegungen von Ahmed und Babette mathematisch beschreiben. (4P) (Tipp: f(x) = mx + b; für die Geschwindigkeit nimm die Werte in km h ) Bewegungsfunktion von Babette: s B (t) = Bewegungsfunktion von Ahmed: s A (t) = (f) Berechne die Strecke s, die Ahmed nach 0,5 h zurückgelegt hat (denke an die Einheiten). (3P) (g) Berechne, nach welcher Zeit t Babette 2,1 km gegangen ist. (3P)

9 Aufgabe 4: Beschleunigung graphisch [ /8 Punkte] Gegeben sei das folgende a(t) Diagramm eines Körpers K. Beantworte die Fragen unterhalb der Abbildung bzw. bearbeite die Teilaufgaben. a(t) in m s 2 I II 2 2 t in s (a) Beschreibe knapp den Geschwindigkeitsverlauf des Körpers in den ersten 2 Sekunden (Abschnitt I). (2P) (b) Welche Geschwindigkeit hat der Körper nach 2 Sekunden? (Hinweis: v(t) = a t für diesen Abschnitt) (2P) (c) Beschreibe knapp den Geschwindigkeitsverlauf des Körpers in Abschnitt II. (2P) (d) Welche Geschwindigkeit hat der Körper für t > 2 s? (1P) (e) Schraffiere und berechne den Flächeninhalt unterhalb des a(t) Graphen. Welche physikalische Größe entspricht geometrisch dem Flächeninhalt im a(t) Diagramm? (1P)

10 Zusatzaufgabe [BONUS /+2P] Am sank das damals weltweit größte Passagierschiff, die Titanic, nachts auf ihrer Jungfernfahrt im Nordatlantik. Sie war zuvor mit einem Eisberg kollidiert und dabei maximal 39 km h (21 Knoten) schnell. Beantworte folgende Fragen kurz und präzise. (a) Wieso kam es zur Kollision, obwohl der Eisberg von Matrosen gesichtet wurde und der Kapitän umgehend den Befehl Maschinen stopp! erteilt hatte? (b) Wäre das Unglück auch passiert, wenn ein Alsterdampfer auf den Eisberg zugfahren wäre?