Aus: Schriftliche Abiturprüfung Sachsen Anhalt 2016 EAN Thema G 1: Analyse von Stoßvorgängen

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1 Abiturtraining Physik Mechanik 1 Aus: Schriftliche Abiturprüfung Sachsen Anhalt 2016 EAN Thea G 1: Analyse von Stoßvorgängen 1. Stöße auf der Luftkissenbahn Auf einer Luftkissenbahn werden ehrere Experiente zur Untersuchung von Stoßprozessen durchgeführt. Bei dieser geraden Bahn wird die Reibung durch von unten eingeleitete Luft iniiert I ersten Experient wird der Ort x zweier Körper K g und K 2 in Abhängigkeit von der Zeit t aufgezeichnet (Bild 1). Beschreiben Sie die Vorgänge vor, während und nach de Stoßvorgang ithilfe des Diagras. Gehen Sie dabei auch auf Energieuwandlungen und -übertragungen ein. Eritteln Sie die Geschwindigkeiten der Körper vor und nach de Stoßvorgang sowie die Masse des Körpers K 2. Ergebnis zur Kontrolle: g 1.2. In eine zweiten Experient wird bei gleichen Anfangsbedingungen i Moent des Zusaenstoßes der beiden Körper das Gebläse der Luftkissenbahn ausgeschaltet. Die beiden Körper gleiten geeinsa 2,5 c weiter, bevor sie zu Stehen koen. Bestien Sie den ittleren Gleitreibungskoeffizienten zwischen den Körpern und der Luftkissenbahn.

2 1.. In eine dritten Experient wird bei wieder eingeschaltete Gebläse und gleichen Anfangsbedingungen der Stoß vollkoen elastisch durchgeführt. Stellen Sie den Vorgang in eine x(t) - Diagra i Arbeitsblatt 1 (Seite 12) dar und fügen Sie dieses Ihren Unterlagen bei. 2. Stöße bei Tennisspiel Ein Tennisspieler schlägt einen auf ihn zukoenden Ball 56g zurück. Die Geschwindigkeit des Massenittelpunktes des Balls ist in folgende Diagra idealisiert festgehalten Beschreiben Sie die Bewegung des Balls ithilfe des Diagras (Bild 2) Eritteln Sie aus de Diagra (Bild 2) näherungsweise die ittlere und die axiale Kraft, die auf den Ball wirkt. Beschreiben Sie Ihr Vorgehen. 2.. Mithilfe eines Modellexperients wird die Dehnung der Bespannung des Schlägers sowie die axialwirkende Kraft bestit. Für die auf den Schläger wirkende Kraft gilt folgender Zusaenhang: F s k s. Bestien Sie die Konstante k, wenn die axiale Kraft von F 1000N bei einer Dehnung von s 2,0 c wirkt. Berechnen Sie die Federspannarbeit für diesen Vorgang.

3 . Rutherford scher Streuversuch Rutherford untersuchte Anfang des 20. Jahrhunderts das Verhalten von Alphateilchen (Heliukerne), die auf eine äußerst dünne Goldfolie gestrahlt wurden (Bild ). Die Austrittsgeschwindigkeit der Alphateilchen aus de Strahler betrug dabei ca s 7 1. Er achte folgende Beobachtungen: a) Die überwiegende Anzahl der Teilchen durchdringt die Folie ungehindert. b) Ein kleiner Teil der Teilchen wird u wenige Grad abgelenkt. c) Nur einige Teilchen werden u einen Winkel über 90" abgelenkt..1. Erläutern Sie, welche Schlussfolgerungen Rutherford aus diesen Beobachtungen bezüglich des Aufbaus von Atoen gezogen hat. Beschreiben Sie, worin die Grenzen des Rutherford'schen Atoodells aus heutiger Sicht liegen..2. Berechnen Sie die Coulobkraft, die zwischen eine Alphateilchen und eine 10 Atokern des Goldes wirkt, wenn diese sich in eine Abstand von 1,44 10 befinden... Das Zurückwerfen der Alphateilchen zur Quelle kann als zentraler elastischer Stoß betrachtet werden. Berechnen Sie die theoretischen Geschwindigkeiten eines Alphateilchens und eines ruhenden freien Goldkerns nach de Stoß. Diskutieren Sie, welche Auswirkungen die Bindung des Goldkerns i Metallgitter auf seine Geschwindigkeit nach de Stoß haben könnte.

4 Abiturtraining Physik Mechanik 1 Thea G 1: Analyse von Stoßvorgängen 1. Stöße auf der Luftkissenbahn Auf einer Luftkissenbahn werden ehrere Experiente zur Untersuchung von Stoßprozessen durchgeführt. Bei dieser geraden Bahn wird die Reibung durch von unten eingeleitete Luft iniiert = 278,57g 280 g , x(t) Diagra 2. Stöße bei Tennisspiel Mittlere Kraft auf den Ball F 60N Maxiale Kraft F ax a ax 1562,78N 1600 N Berechnung der axial auftretenden Beschleunigung und der axial auftretenden Kraft ithilfe der Wendetangenten:

5 2.. Berechnung von k: F s k s k N Berechnung der Federspannarbeit W Feder W Feder s1 s0 ds k s ds F s s1 s0 5N 5J. Rutherford scher Streuversuch F 1,76 10 N C.. u Au u 2 7, s