Arbeitsheft Technische Physik

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1 Kircher Arbeihef Techniche Phyik für da Berufkolleg Mechanik und mechaniche Schwingungen Merkur M Verlag Rineln

2 Wirchafwienchafliche Bücherei für Schule und Praxi Begründe von Handelchul-Direkor Dipl.-Hdl. Friedrich Hukap Der Verfaer: Dr. Jen Kircher Fa alle in dieem Buch erwähnen Hard- und Sofwarebezeichnungen ind eingeragene Warenzeichen. Da Werk und eine Teile ind urheberrechlich gechüz. Jede Nuzung in anderen al den geezlich zugelaenen Fällen bedarf der vorherigen chriflichen Einwilligung de Verlage. Hinwei zu 5.a UrhG: Weder da Werk noch eine Teile dürfen ohne eine olche Einwilligung eingecann und in ein Nezwerk eingeell werden. Die gil auch für Inrane von Schulen und onigen Bildungeinrichungen. * * * * *. Auflage by Merkur Verlag Rineln Geamherellung: Merkur Verlag Rineln Hukap GmbH & Co. KG, 3735 Rineln Inerne: info@merkur-verlag.de lehrer-ervice@merkur-verlag.de ISBN

3 . Grundlagen. Größen und Einheien. Größen und Einheien Der Soff für die Übungen: Ein phyikaliche Objek ha Eigenchafen (Gewich, Mae, Temperaur, ). Wenn man ie meen kann (und wenn ie für den Phyikunerrich von Ineree ind), nenn man ie phyikaliche Größen. Man bechreib phyikaliche Größen mi Maßzahl und Einhei. Beipiel: Ein Phyiklehrer ha viele Eigenchafen. Eine davon i eine Länge. Länge krieg da Formelzeichen l und man mi ie in m (Meer). Wenn die Länge Ihre Phyiklehrer,3 m i, dann i,3 die Maßzahl und m die Maßeinhei. Übrigen: Welche Formelzeichen man für eine phyikaliche Größe nehmen oll, i genorm (in der DIN).. Ordnen Sie zu: Kraf Newon Temperaur Mae Sromärke Ampere Grad Celiu Vol Kelvin Einhei phy. Größe. Welche Einhei gehör zu welcher phyikalichen Größe? Fläche Kraf Mae kg cm N Temperaur m 3 Volumen k Länge m Spannung V 7

4 . Grundlagen 3. Welche Formelzeichen gehör zu welcher phyikalichen Größe? Kraf Länge Temperaur Mae Spannung Sromärke Ladung Sückzahl Zei l N F m I T Q U. Wie heißen die Einheien? N K kg m 3 W m h C A S

5 5. Unerreichen Sie alle phyikalichen Größen blau und alle Einheien grau. Größen und Einheien Ömer war ziemlich pla, denn hiner ihm lag ein Marahon. Für die Srecke von km hae er eine Zei von Sunden und Minuen gebrauch. Keine olympiareife Leiung, aber immerhin: e war ein erer und er hae er vor 3 Monaen angefangen, zu rainieren. Und diee Hize! Beim Sar wurde eine Temperaur von C gemeen. Er erinnere ich an den Chemieunerrich: Da wären 3 K. Er war durig. Auf einen Zug rank er einen halben Lier iooniche Geränk. Unerweg hae er chon Lier gerunken. Jez kam Edwin. Er hae Minuen länger gebrauch. Gar nich chlech bei einem Übergewich. Immerhin brache Eddie, wie ihn alle nannen, 97 kg auf die Waage. Wieder kam ihm die Schule in den Sinn, und wa der Phyiklehrer da über Mae und Gewich geag hae. Da war ihm noch nich o ganz klar. Aber dami würde er ich wieder am Monag bechäfigen. Jez würde er ich zuer zuammen mi Eddie die km zum Auo quälen, und genießen, da für den Re der Srecke bi nach Haue die kw Leiung eine Auo orgen würden. In einer halben Sunde wären ie da.. Man kann Einheien durch Voranellen einer Vorilbe verkleinern oder vergrößern. Dazu benuz man die folgende Tabelle: Voraz Abkürzung Voraz in Woren Fakor al er-poenz Beipiel Pea P Billiarde 5 Peajoule = 5 J = PJ Tera T Billion Terawa =.W =.TW Giga G Milliarde 9 Gigaohm = 9.Ω =.GΩ Mega M Million Megavol =.V =.MV Kilo k Tauend 3 Kilomeer = 3.m =.km Heko h Hunder Hekolier =.l =.hl Deka da zehn = Dekagramm =.g =.dag Ein dezi d zehnel Dezimeer =,.m =.dm ceni c hunderel Cenigramm =,.g =.cg milli m auendel 3 Milliwa = 3.W =.mw micro µ millionel Mikroekunde =. = µ nano n milliardel 9 Nanomeer = 9.m =.nm pico p billionel Picoekunde =. =.p 9

6 . Grundlagen Schreiben Sie die paenden Einheien (immer mi Kurzzeichen): / N / l m.. N /.. / Ampere /.. Meer /. Kilomeer /.. Gramm / Kilogramm / Wa /.. Joule /. Sekunde /... Meer /. Meer pro Sekunde

7 3. Bewegunglehre 3.5 ggb und mi Anfangbedingungen Der Soff für die Übungen:. Grafich.. Wenn eine Bewegung nich bei = beginn, wird da x() und da v()-schaubild um enlang der -Ache verchoben (alo der horizonalen Ache). x () ggb.. Wenn eine Bewegung nich im Koordinaenurprung beginn, wird da x()-schaubild um x enlang der x-ache verchoben (alo der verikalen Ache). x x () ggb.3. Wenn ein Objek chon über eine Anfanggechwindigkei verfüge, wird da v()-schaubild um v enlang der v-ache verchoben (alo der verikalen Ache). v v (). Formeln ggb: x() = v ( ) + x v() = v Sar bei Sar bei x : x() = _ a ( ) + x v() = a( ) mi Anfanggechwindigkei (und Sar bei x und ): x() = _ a( ) + v ( ) + x v() a( ) + v

8 3.5 ggb und mi Anfangbedingungen. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v = m/. Zum Zeipunk = 3 befinde er ich im Koordinaenurprung.. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v = m/. Zum Zeipunk = befinde er ich im Koordinaenurprung. 3. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v =,5 m/. Zum Zeipunk = befinde er ich bei x = 3 m.. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v =,5 m/. Zum Zeipunk = befinde er ich bei x = 3 m.

9 3. Bewegunglehre 5. Erellen Sie ein x()-, v()- und a()-diagramm für die Bewegungen au den Aufgaben -. Aufgabe v/m - Gechwindigkei,5,5,5 a/m -,9,,7,,5,,3,, Bechleunigung Aufgabe v/m - Gechwindigkei,5,5,5 a/m - Bechleunigung,9,,7,,5,,3,, Aufgabe v/m - Gechwindigkei,5,5 3 5 a/m - Bechleunigung,9,,7,,5,,3,, 3 5 Aufgabe v/m - Gechwindigkei Bechleunigung,9,,5,7,,5,,3,5,, a/m -

10 Löungen. Grundlagen. Größen und Einheien. Größen und Einheien Der Soff für die Übungen: Ein phyikaliche Objek ha Eigenchafen (Gewich, Mae, Temperaur, ). Wenn man ie meen kann (und wenn ie für den Phyikunerrich von Ineree ind), nenn man ie phyikaliche Größen. Man bechreib phyikaliche Größen mi Maßzahl und Einhei. Beipiel: Ein Phyiklehrer ha viele Eigenchafen. Eine davon i eine Länge. Länge krieg da Formelzeichen l und man mi ie in m (Meer). Wenn die Länge Ihre Phyiklehrer,3 m i, dann i,3 die Maßzahl und m die Maßeinhei. Übrigen: Welche Formelzeichen man für eine phyikaliche Größe nehmen oll, i genorm (in der DIN).. Ordnen Sie zu: Kraf Newon Temperaur Mae Sromärke Ampere Grad Celiu Vol Kelvin Einhei phy. Größe. Grundlagen 3. Welche Formelzeichen gehör zu welcher phyikalichen Größe? Kraf l Länge Temperaur N Mae F Spannung m Sromärke I Ladung T Sückzahl Q Zei U. Wie heißen die Einheien? N Newon K Kelvin kg Kilogramm. Welche Einhei gehör zu welcher phyikalichen Größe? Fläche kg Kraf cm Mae N Temperaur m 3 Volumen k Länge m Spannung V m 3 W m h C A Kubikmeer Wa Meer Sunden Coulomb Ampere Sekunden. Größen und Einheien 5. Unerreichen Sie alle phyikalichen Größen blau und alle Einheien grau Ömer war ziemlich pla, denn hiner ihm lag ein Marahon. Für die Srecke von km hae er eine Zei von Sunden und Minuen gebrauch. Keine olympiareife Leiung, aber immerhin: e war ein erer und er hae er vor 3 Monaen angefangen, zu rainieren. Und diee Hize! Beim Sar wurde eine Temperaur von C gemeen. Er erinnere ich an den Chemieunerrich: Da wären 3 K. Er war durig. Auf einen Zug rank er einen halben Lier iooniche Geränk. Unerweg hae er chon Lier gerunken. Jez kam Edwin. Er hae Minuen länger gebrauch. Gar nich chlech bei einem Übergewich. Immerhin brache Eddie, wie ihn alle nannen, 97 kg auf die Waage. Wieder kam ihm die Schule in den Sinn, und wa der Phyiklehrer da über Mae und Gewich geag hae. Da war ihm noch nich o ganz klar. Aber dami würde er ich wieder am Monag bechäfigen. Jez würde er ich zuer zuammen mi Eddie die km zum Auo quälen, und genießen, da für den Re der Srecke bi nach Haue die kw Leiung eine Auo orgen würden. In einer halben Sunde wären ie da.. Man kann Einheien durch Voranellen einer Vorilbe verkleinern oder vergrößern. Dazu benuz man die folgende Tabelle: Voraz Abkürzung Voraz in Woren Fakor al er-poenz Beipiel Pea P Billiarde 5 Peajoule = 5 J = PJ Tera T Billion Terawa =.W =.TW Giga G Milliarde 9 Gigaohm = 9.Ω =.GΩ Mega M Million Megavol =.V =.MV Kilo k Tauend 3 Kilomeer = 3.m =.km Heko h Hunder Hekolier =.l =.hl Deka da zehn = Dekagramm =.g =.dag Ein dezi d zehnel Dezimeer =,.m =.dm ceni c hunderel Cenigramm =,.g =.cg milli m auendel 3 Milliwa = 3.W =.mw micro µ millionel Mikroekunde =. = µ nano n milliardel 9 Nanomeer = 9.m =.nm pico p billionel Picoekunde =. =.p 7. Grundlagen Schreiben Sie die paenden Einheien (immer mi Kurzzeichen): / N mn / l cl m km.. N MN /.. µs / Ampere ma /.. Meer µm /. Kilomeer m /.. Gramm µg / Kilogramm g / Wa mw /.. Joule µj /. Sekunde m /... Meer nm mm /. Meer pro Sekunde 9

11 Löungen 3. Gleichförmig bechleunige Bewegung () 3. Bewegunglehre. Eine Rakee oll in,5 Minuen die Gechwindigkei 5 km/ erreichen. a. Berechnen Sie die erforderliche Bechleunigung in m/² und al Vielfache von 9, m/.² b. Berechnen Sie den in der Bechleunigungphae zurückgelegen Weg. km a. 5 = 5 m,5 min = ggb und mi Anfangbedingungen Der Soff für die Übungen:. Grafich.. Wenn eine Bewegung nich bei = beginn, wird da x() und da v()-schaubild um enlang der -Ache verchoben (alo der horizonalen Ache). x () ggb a = Δv _ Δ = 5 m/ 5 = 33, m 3 = 3, g b. Δ = a = 33, m 3 5 = 375 km 5. Die Bechleunigung de ICE der Deuchen Bahn AG kann, m beragen. a) Berechnen Sie die Zei, die nowendig i, bi der ICE eine Höchgechwindigkei von 35 km/h erreich. b) Welche Srecke ha er dann zurückgeleg?.. Wenn eine Bewegung nich im Koordinaenurprung beginn, wird da x()-schaubild um x enlang der x-ache verchoben (alo der verikalen Ache). x x () ggb a. v = a = a v 97, m/ =, m/ = Nebenrechnung: 35 km/h = 97, m b. Δ x = a.3. Wenn ein Objek chon über eine Anfanggechwindigkei verfüge, wird da v()-schaubild um v enlang der v-ache verchoben (alo der verikalen Ache). v v () =, m = 393, m. Formeln ggb: x() = v ( ) + x v() = v. Ergänzen Sie die folgende Tabelle: 3 7,3,, 9 3,5 v/m, 33 5, a/m, 3,5 5, 9,9 Sar bei Sar bei x : x() = _ a ( ) + x v() = a( ) mi Anfanggechwindigkei (und Sar bei x und ): x() = _ a( ) + v ( ) + x v() a( ) + v 3.5 ggb und mi Anfangbedingungen. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v = m/. Zum Zeipunk = 3 befinde er ich im Koordinaenurprung. x() = v ( 3) = m ( 3) v() = m a() = Bewegunglehre 5. Erellen Sie ein x()-, v()- und a()-diagramm für die Bewegungen au den Aufgaben -. Aufgabe v/m - Gechwindigkei a/m - Bechleunigung,5,9,,7,5,,5,,3,5,, Aufgabe v/m - Gechwindigkei a/m - Bechleunigung. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v = m/. Zum Zeipunk = befinde er ich im Koordinaenurprung. x() = m ( ) y() = m a() = Aufgabe 3,5,5,5 v/m - Gechwindigkei,9,,7,,5,,3,, a/m - Bechleunigung 3. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v =,5 m/. Zum Zeipunk = befinde er ich bei x = 3 m. 3 5,5,5 3 5,9,,7,,5,,3,, 3 5 x() =,5 m + 3 m v() =, m a() = Aufgabe v/m - Gechwindigkei a/m - Bechleunigung,9,,5,7,,5,,3,5,,. Sellen Sie die Bewegunggleichungen x(), v(), a() auf: Ein Jogger beweg ich gleichförmig geradlinig mi v =,5 m/. Zum Zeipunk = befinde er ich bei x = 3 m. x() =,5 m ( ) + 3 m v() =,5 m a() =