R. Brinkmann Seite

Transkript

1 R. Brinkann Seite Obertufe: e und auführliche Löunen zur Klaenarbeit zur Mechanik III (Variante B) e: E1 E E3 E4 E5 E6 Ein Pinponball wird auf eine harte Tichplatte fallen elaen. Bechreiben Sie die Enerieuwandlunen. Waru nit die Sprunhöhe tändi ab? Beweunenerie, Spannenerie, Beweunenerie, Reibunverlute. Wie roß it die Arbeit, die ein Schüler ( = 55 k) verrichtet, wenn er auf einen 900 hohen Ber teit? Der Schüler verrichtet die Arbeit W = N. Ein Kinderwaen wird it der kontanten Kraft F = 60 N eine Strecke von,4 k echoben. Welche Arbeit it dabei zu verrichten? E it eine Arbeit von N zu verrichten. Sie belaten eine Schraubenfeder it der Kraft F = 3 N. Dabei tellen Sie eine Länenänderun von = 1,5 c fet. a) Welche Federkontante (Federhärte) beitzt die Feder ( in N/)? b) Wie roß it die Länenänderun der Feder, wenn ie it 5 N belatet wird? a) Die Federkontante beträt 00 N/. b) Die Länenänderun beträt 0,05 =,5 c. Sie öchten ein Pendel hertellen, da eine Schwinundauer von T = beitzt. Sie wien, da an Ihre Ort die Fallbechleuniun exakt 9,81 / beträt. Wie lan u da Pendel ein? Berechnen Sie die Pendelläne auf drei Stellen hinter de Koa enau. Die Pendelläne u etwa 0,994 betraen. Wir chreiben da Jahr 00 n. Chr. Sie reien in eine Rauleiter it einer altertülichen Pendeluhr auf den Mond. Mond < Erde Geht die Uhr auf de Mond noch enau? Beründen Sie Ihre Auae und überleen Sie ich, fall die Uhr auf de Mond nicht ehr richti eht, wie Sie da beheben können. Auf de Mond eht die Pendeluhr nach. Pendel u verkürzt werden. Ertellt von R. Brinkann phob_a4_e :1 Seite 1 von 6

2 R. Brinkann Seite E7 E8 E9 E10 E11 Welche Läne hat ein Fadenpendel, da die leiche Schwinundauer hat wie ein Federpendel der Mae = 0,5 k und der Federkontanten D = 75 N/. ( = 9,81 / ) Die Pendelläne beträt l = 0,0654. Ein Auto prallt it 180 k/h een eine fete Mauer. Au welcher Höhe üte e frei herabfallen, u die leiche zertörende Enerie zu bekoen? Da Auto üte au einer Höhe von 17,41 herabfallen. Ein Sportwaen der Mae = 800 k oll in 10 auf eine Endechwindikeit von 180 k/h bechleunien. Welche Motorleitun in kw it dafür erforderlich, wenn an von Reibunkräften und den Zeiten für da Hochchalten der Gäne abieht? Der Motor u indeten eine Leitun von 100 kw beitzen. Ein LKW it der Mae = k hat einen 400 kw Motor. In welcher Zeit könnte er einen Ber von 500 Höhe hinauffahren? (Von Reibunverluten wird abeehen) = 9,81 / Der LKW könnte in etwa 6, in. den Ber hinauffahren. Bei einer leichbleibenden Gechwindikeit von 300 k/h u der Motor eine Sportfluzeu een eine kontante Kraft von 100 N arbeiten. Welche Motorleitun in kw it dafür notwendi? Die notwendie Motorleitun beträt P = 100 kw. Ertellt von R. Brinkann phob_a4_e :1 Seite von 6

3 R. Brinkann Seite en: A1 A A3 A4 Der Ball fällt: Die anfänlich vorhandene Höhenenerie verwandelt ich it chwindender Höhe zunehend in Beweunenerie. Der Ball tößt auf: Die eate Beweunenerie verwandelt ich bei Aufprall in Spannenerie. Der Ball wird leicht zuaenedrückt. Der Ball tößt ab: Die Spannenerie verwandelt ich bei zurückprallen wieder in Beweunenerie, der Ball entpannt ich. Der Ball teit: Mit zunehender Höhe nit die Beweunenerie ab, dabei erhöht ich die Höhenenerie u a oberen Ukehrpunkt ihr Maxiu zu haben. Nun beinnt da Spiel von vorn. Abnahe der Sprunhöhe: Die Sprunhöhe nit ab, da de Ball laufend Enerie entzoen wird - durch Luftreibun - durch Verforunenerie bei Aufprall - durch den Schall eeben : = 55k h = 900 = 9,81 eucht : W k W = h = 55k 9, = 55 9, = N Der Schüler verrichtet die Arbeit W = N. eeben : F = 60N =,4k = 400 eucht : W W = F = 60N 400 = N E it eine Arbeit von N zu verrichten. a) eeben : F = 3N = 1,5c = 0,015 eucht : D F 3N 00N D = = = ( Federkontante) 0,015 Die Federkontante beträt 00 N/. b) N eeben : D = 00 F = 5N eucht : F 5N N F = D = = = 0,05 = 0,05 D N 00 N Die Länenänderun der Feder beträt 0,05 =,5 c. Ertellt von R. Brinkann phob_a4_e :1 Seite 3 von 6

4 R. Brinkann Seite A5 A6 A7 eeben : T = = 9,81 eucht : l l T l T l T = π = = π π T l = = 9,81 0,994 π π Die Pendelläne u etwa 0,994 betraen. l T = π < T > T Mond Erde Mond Erde Auf de Mond eht die Pendeluhr nach (Die Periodendauer it rößer). Beheben kann an dieen Zutand dadurch, da an die Pendelläne verkürzt, dait die Uhr chneller eht. l k Fadenpendel : T1 = π it = 9,81 1 1N = N Federpendel : T = π it = 0,5k und D = 75 D l l T1 = T π = π : π = quadrieren D D l = l = D D 0,5 k 9,81 0,5 9,81 N l = = = = 0,0654 D N 75 N 75 Die notwendie Pendelläne beträt l = 0,0654. Ertellt von R. Brinkann phob_a4_e :1 Seite 4 von 6

5 R. Brinkann Seite A8 A9 k eeben : v = 180 = 50 = 9,81 eucht : h h v Beweunenerie : Ekin = Höhenenerie : E = h pot v v E ilt: Ekin = Epot = h h = 500 v 500 h = = = = 17,41 9,81 9,81 Da Auto üte au einer Höhe von 17,41 herabfallen. k eeben : = 800k t = 10 v = 180 = 50 h k 1 = 1N 1N=1W 50 v 50 Bechleuniun : v = a t a = = = = 5 t a Bechleuniunwe : = t =,5 100 = 50 k Kraft : F = a = 800k 5 = = 4000N Bechleuniunarbeit : W = F = 4000N 50 = N = N W N W Leitun : P = = = = W = 100kW t Der Motor u indeten eine Leitun von 100 kw beitzen. Ertellt von R. Brinkann phob_a4_e :1 Seite 5 von 6

6 R. Brinkann Seite A10 eeben : = k P = 400kW h = 500 = 9,81 k eucht : t 1 = 1N 1N=1W Arbeit : W = h = k 9, k = , = W W W W Leitun : P = t = = = 387,875 t P W Der LKW könnte in 387,875, da ind etwa 6, in. den Ber hinauffahren. A11 k eeben : v = 300 F = 100N h W F W = F = P = F = F v t t t N P = F v = 100N = = W 3,6 3,6 Die notwendie Motorleitun beträt P = W = 100 kw. Ertellt von R. Brinkann phob_a4_e :1 Seite 6 von 6