Physikübungsaufgaben Institut für math.-nat. Grundlagen (IfG)

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Bettina Baumhauer
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1 Datei Anaugeffekt.docx Titel Anaugeffekt Anaugeffekt Da kizzierte Rohr hat recht ein offene Ende ( Druck = äußerer Luftdruck p L ). d 1 = 3 cm, d 2 = 1.5 cm, h = 10 cm, F = 800 kg/m 3, L = 1.3 kg/m 3, p L = 10 5 Pa a) Mit welcher Gechwindigkeit v 1 mu Luft von link eintrömen, damit eine Flüigkeit der Dichte F bi zur Höhe h angeaugt wird? b) Wieviel Liter Luft trömen dann pro Sekunde durch da Rohr? v1 d1 d2 pl h pl m. l Ergebni: a) v 1 8, 97 b) V 6, 34 Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

2 Datei Bechergla.docx Titel Ei in einem Bechergla Hinweie: Kamke Walcher: Kap. 6.4, 6.5 Hering: Kap Orear: Kap Dobrinki: Kap , Ei in einem Bechergla In einem zylindrichen Bechergla mit einem Durchmeer von 10 cm befinden ich 500 cm 3 eine H2O C2H5OH - Gemiche mit 20 Vol% C2H5OH, in dem 100 cm 3 Ei chwimmen. Berechnen Sie die Höhe de Flüigkeitpiegel im Bechergla vor und nach dem Schmelzen de Eie. Wie groß it jeweil der Schweredruck am Boden de Becherglae. ( Ei = 0,917 g/cm 3 ; H2O = 1 g/cm 3 ; C2H5OH = 0,79 g/cm 3 ; g = 9,81 m -2 ; (100-x)cm 3 H2O + x cm 3 C2H5OH 100 cm 3 H2O C2H5OH - Gemich mit x Vol% ) Ergebni: 7,585 cm; 7,534 cm; tet 712,8 Pa Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

3 Datei Freilaufturbine.docx Titel Freilaufturbine Freilaufturbine In einem Waerkraftwerk trömt h = 55 m unter der Waeroberfläche über eine "Druckleitung" (Querchnittfläche A 1 = 1,13 m 2 ) und eine Düe Waer mit dem Volumentrom Q = 10 m 3 / auf da Laufrad einer Freilaufturbine. Der Druck an der Düenöffnung beträgt p 2 = 1,1*10 5 Pa, der Luftdruck beträgt p a = 1,0*10 5 Pa. Berechnen ie: a) den Waerdruck p 0 in der Tiefe h b) die Autrittgechwindigkeit v 2 de Waertrahl c) die Leitung P (kinetiche Energie, die pro Zeit auf den Waertrahl übertragen wird) d) die Strömunggechwindigkeit v 1 in der Druckleitung e) den Druck p 1 in der Druckleitung. Ergebni: a) 5 6 J p 0 6,4 10 Pa b) v 2 32,54 m c) P 5,3 10 5,3 MW d) v m 1 8,85 5 e) p 6,0 10 Pa 1 Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

4 Datei Holzklotz.docx Titel Holzklotz chwimmt auf Waer Hinweie: Kamke Walcher: Kap. 6.4, 6.5 Hering: Kap Orear: Kap Dobrinki: Kap , Holzklotz chwimmt auf Waer Ein Holzklotz (Maße: L x B x H = 0,3 m x 0,3 m x 0,1 m, Holz = 0,4*10 3 kg/m 3 ) chwimmt auf Waer ( H2O = 10 3 kg/m 3 ). a) Wie tief taucht der Klotz in da Waer ein? b) Welche Arbeit wird verrichtet, wenn der Klotz durch eine Kraft von oben gerade unter die Waeroberfläche gedrückt wird? Ergebni: a) x0 = 0,04 m b) W = 1,589 J Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

5 Datei Luftkienboot.docx Titel Luftkienboot Luftkienboot Ein Luftkienboot it l = 17 m lang, b = 8 m breit und hat eine Mae von m = 15 t. a) Welcher Überdruck p it nötig, um da Boot zu tragen? b) Bei der Fahrt bleibt zwichen der Waeroberfläche und einer da Boot umgebenden Gummimanchette ein Schlitz von h = 5 cm Höhe, durch den die Luft abtrömt. Wie groß it die Gechwindigkeit v a der autrömenden Luft? c) Welche Luftvolumen trömt pro Sekunde au? ( Luft = 1,3 kg/m 3 ) N Ergebni: a) p 1082 b) v 40,8 m/ 2 a c) Q m m Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

6 Datei Schiffchraube.docx Titel Kavitation an einer Schiffchraube Kavitation an einer Schiffchraube Wenn ich eine Schiffchraube zu chnell dreht, o können ich an ihren Enden Blaen au Waerdampf bilden (Kavitation). Berechnen Sie die maximale Gechwindigkeit, mit der ich da Ende der Schraube in Waer (p 1 = 10 5 Pa, Temperatur: 20 C) bewegen darf, damit keine Kavitation auftritt! ( H2O = 1000 kg/m 3, Dampfdruck bei 20 C :p S = 23*10 2 Pa) Ergebni: v = 14 m/ Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

7 Datei Schlitz.docx Titel Wehr mit enkrechtem Schlitz Wehr mit enkrechtem Schlitz In einem Wehr it ein enkrechter Schlitz der Breite b, deen unterer Rand um H unter der Waeroberfläche hinter dem Wehr liegt. Betimmen Sie den Volumentrom de Waer, da au dem Schlitz trömt. (b = 0,10 m, H = 2 m) m Ergebni: Q 0,835 3 Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

8 Datei Tank.docx Titel Tank mit Löchern Tank mit Löchern Ein Tank it bi zur Höhe H mit Waer gefüllt. Die Tankwand hat mehrere Löcher in verchiedenen Höhen. a) In welchem Abtand x von der Wand tritt Waer auf den Boden auf, da in der Höhe h au einem Loch trömt? b) Waer au der Höhe h 1 = 2 m und h 2 = 18 m trifft am gleichen Punkt auf. Betimmen Sie darau H! H h x Ergebni: a) x 2 h( H h) b) H = 20 m Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

9 Datei U_Rohr.docx Titel U-Rohr mit Hg und Waer Hinweie: Kamke Walcher: Kap. 6.4, 6.5 Hering: Kap Orear: Kap Dobrinki: Kap , U-Rohr mit Hg und Waer In ein beidereit offene U - Rohr mit kreiförmigem Innenquerchnitt mit kontantem Durchmeer D werden zunächt 500 cm 3 Queckilber eingefüllt. Anchließend werden in die linke Öffnung 100 cm 3 Waer und in die rechte Öffnung 97,8 cm 3 Benzin eingefüllt, o da die Flüigkeiten in den beiden vertikal im Schwerefeld der Erde tehenden Röhren gleiche Niveau erreichen. (Queckilber teht in beiden enkrechten Röhren; g = 9,81 m/ 2, Waer =1 g/cm 3, = 13,6 Hg g/cm3.) a) Skizzieren Sie die Anordnung b) Berechnen Sie die Dichte von Benzin. Ergebni: a)! b) 717 kg/m³ Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

10 Datei Waerrohr.docx Titel Waerrohr mit Verjüngung Waerrohr mit Verjüngung Zur Durchflußmeung wird ein Waerrohr von einem Durchmeer d 1 = 0,5 m auf den Durchmeer d 2 = 0,4 m verjüngt. Betimmen Sie den Maentrom (Waermae pro Zeit) al Funktion der dabei gemeenen Druckdifferenz p = p 1 p 2 = 10 Pa an den entprechenden Rohrtellen. P 1 P 2 V 1 d 1 d H O 2 v 2 2 Ergebni: 23,13 kg -1 Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

11 Datei Waertrahlpumpe.docx Titel Waertrahlpumpe Waertrahlpumpe Au der Autrittöffnung einer Waertrahlpumpe trömen Q = 1,4*10-4 m 3 / Waer mit der Gechwindigkeit v 2 = 2 m/ au. Der Druck an der Autrittöffnung it p 2 = 10 5 Pa. Mit der Pumpe oll ein Gefäß bi zum Druck p 1 = 0,04*10 5 Pa leergepumpt werden. Berechnen Sie: a) die Gechwindigkeit v 1 de Waertrahl an der Düenöffnung b) die Querchnittfläche A 1 der Düe m Ergebni: a) v 1 14 b) A m Übungaufgabenammlung Phyik IfG HHN

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