2. Physikschulaufgabe

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1 . Physikschulaufgabe 1.1 Was versteht man unter dem Druck in einer Flüssigkeit bzw. in einem Gas aus physikalischer Sicht? 1. Gib die Definitionsgleichung und die Einheit für die physikalische Größe Druck an.. Was ist beim Volumen einer abgeschlossenen Flüssigkeit zu beobachten, wenn man den Druck auf die Flüssigkeit erhöht? 3. Erkläre den Druck im Teilchenmodell. 4. Wie lautet der physikalische Fachbegriff für Druckmessgeräte? 5. Wandle in die angegebene Einheit um. 890 hpa bar 1030 mbar N Pa m 6. Der Druck in einer Wasserleitung beträgt 6,0 bar. Welche Kraft müsste aufgebracht werden, um ein 8 mm großes Loch mit der Hand zu verschließen? 7. Hydraulische Pressen werden zum Anheben schwerer Lasten eingesetzt. a) Zeichne den prinzipiellen Aufbau einer einfachen hydraulischen Presse und erkläre deren Funktionsweise. b) Der Pumpkolben einer bestimmten Presse hat eine innere Querschnittsfläche von 10 cm. Es steht eine maximale Pumpkraft von 50 N zur Verfügung. Welche Querschnittsfläche muss der Lastkolben haben, damit dort Kräfte bis 15 kn entstehen? 8. Was kann man beobachten, wenn bei verbundenen Gefäßen in eines davon Wasser eingefüllt wird? 9.1 Was ist die Ursache für den Luftdruck in der Erdatmosphäre? 9. Welche Eigenart der Lufthülle (Atmosphäre) führt dazu, dass der Luftdruck mit der Höhe abnimmt? 9.3 Gib den Wert für den Normalluftdruck (mittlerer Luftdruck in Meereshöhe) an. RP_A0160 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0160)

2 . Physikschulaufgabe 1. Was versteht man in der Physik unter der abgeleiteten Größe Druck (Stempeldruck in Flüssigkeiten und Gasen)? Definition, Formel Einheit!. Rechne in die Einheit Pa um: (1) 5,3 bar () 980 mbar (3),5 N cm 3. Eine Wasserpistole besteht prinzipiell aus einem Behälter mit einer Spritzdüse und einem beweglichen Kolben (Stempel), mit dem man auf das in den Behälter eingefüllte Wasser drücken kann. Welcher Druck (in Pa) herrscht im Wasser, wenn senkrecht auf den Kolben der Fläche A, cm die Kraft F 4,5N wirkt. 4. Pressluftflaschen, die von Tauchern verwendet werden, haben einen Fülldruck von 00 bar. Welche Kraft wirkt auf ein Ventil, wenn sein Verschluss eine Fläche von 1,5 cm aufweist? 5. Was ist der physikalische Hintergrund für die besondere Form einer Nagelspitze und einer Messerschneide? 6. Welche Beobachtung kann man machen, wenn eine offene, vollständig mit Wasser gefüllte Plastikflasche in verschiedenen Höhen mit jeweils gleich großen Löchern versehen wird? (Dabei wird kein Wasser nachgefüllt). 7. Beschreibe in Kurzform zwei im Unterricht durchgeführte Versuche zum Schweredruck der Luft. 8. Gib das Archimedische Gesetz für in Wasser eingetauchte Körper an. (Formuliere mit Worten und außerdem in der Kurzform als Formel) 9. Ein massiver Messingklotz hat in Luft die Gewichtskraft FG, Ms 15,0N. Berechne die Auftriebskraft und die Haltekraft des vollständig in Wasser eingetauchten Messingklotzes ,5 kg / dm ; 1,0 kg / dm Ms Wasser RP_A0161 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0161)

3 . Physikschulaufgabe 1. Weshalb lässt sich Luft in einem Kolben (z.b. Luftpumpe) zusammendrücken, während dies bei Wasser nicht gelingt?. Beschreibe kurz aber zutreffend den Unterschied zwischen den Begriffen Kraft und Druck (in einem Fluid). 3. a) Wie viel mbar sind 760 Pa? 6 b) Wie viel bar sind 6,4 10 Pa? c) Wie viel N sind 1bar? cm 4. Erwachsene Frauen in Deutschland haben im Mittel eine Körperoberfläche von 1,6 m. Wie groß ist die gesamte Druckkraft, die bei einem Luftdruck von 1000 mbar auf die Oberfläche einer Frau einwirkt? 5. In einem Versuch zum Schweredruck in Wasser wurde eine leere Milchtüte im Erdgeschoß über einen Schlauch aus dem. Stock mit Wasser gefüllt. Erkläre physikalisch deine Beobachtung und deren Ursache. 6. Der Schweredruck in Wasser nimmt je 10 m Wassertiefe um 1 bar zu. a) Welcher Schweredruck (in Pa) herrscht in einer Wassertiefe von 750 m? b) Wie groß ist die Fläche des Sichtfensters eines Tauchbootes das in 750 m Wassertiefe fährt, wenn das Sichtfenster in dieser Tiefe eine Kraft von 15 kn aufnimmt? 7. Warum gleicht sich in verbundenen Gefäßen der Flüssigkeitsstand auf eine gemeinsame Höhe an? 8. Für die Abhängigkeit des Schweredrucks von der Eintauchtiefe erhält man bei der grafischen Auswertung eine Gerade. Warum entsteht keine Gerade, wenn der Luftdruck in Abhängigkeit von der Höhe aufgetragen wird? 9. Welche Höhe hat eine Wassersäule, die den gleichen Schweredruck erzeugt, wie der atmosphärische Normalluftdruck? (gerundete Werte) 10. Der Schweredruck in offenen Flüssigkeiten heißt auch RP_A016 **** Lösungen Seiten (RP_L016)

4 . Physikschulaufgabe 1. Zwei ölgefüllte Kolben mit beweglichem Kolbenboden sind miteinander verbunden. Die beiden Kolbenflächen sind A 1 6cm und A 45 cm. Berechne, welche Kraft F erforderlich ist, um die Kolben im Gleichgewicht zu halten, wenn die Kraft F 1 auf den linken Kolben 1 N beträgt?. In Texas wird nach Erdgas und Erdöl gebohrt. Aus einer Erdgasquelle strömt Gas aus, das unter einem Druck von 8 bar steht. Welche Masse müsste eine Stahlplatte mindestens haben, die das 50 cm große Bohrloch mit ihrem Eigengewicht verschließen soll? ( g 10N/ kg) 3. Beim Freitauchen (also ohne Geräte) schaffte es im Jahre 006 ein Taucher bis in eine Tiefe von 180 Meter. Welcher Schweredruck herrscht in dieser Wassertiefe? (Der Schweredruck in Wasser nimmt je 10 Meter um 1 bar zu) 4. Drücken zwei Festkörper aufeinander spricht man von Belastung oder Druckbelastung bzw. von Flächenpressung. Welche Belastung muss ein Parkettboden durch den Stöckelschuh einer Frau aushalten, wenn der Absatz eine Fläche von 1,6 cm aufweist und die Frau den Absatz mit einem Körpergewicht von 35 kg belastet? 5. Ein im Wasser schwimmender Holzbalken 3 Holz 0,8 kg / dm mit der Gewichtskraft FGHolz 15N wird vollständig unter Wasser gedrückt. Dazu ist die Kraft F 65N notwendig. Berechne das Volumen des Holzbalkens. 3 ( 1,0 kg / dm ; g 10N/kg) Wasser 6. Nenne drei unterschiedliche Arten, wie man den Gasdruck in einem abgeschlossenen Gefäß erhöhen kann. RP_A0163 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0163)

5 . Physikschulaufgabe - Test Lies zunächst die Frage und die gegebenen Antworten sorgfältig durch. Kreuze in der ersten Spalte dann jeweils alle Aussagen an, die richtig sind. Hinweis: Statt Betrag einer Kraft habe ich mich nur auf Kraft beschränkt um die Texte möglichst kurz zu halten und um nicht noch mehr zur Verwirrung beizutragen. In einer abgeschlossenen Flüssigkeit entsteht kein Druck ist der Druck an allen Stellen gleich groß. wirkt der Druck in alle Richtungen Der Druck in einem eingeschlossenen Gas wirkt auf alle Gefäßwände im gleichen Maße entsteht durch die Stöße der Gasmoleküle gegeneinander und gegen die Gefäßwände bewirkt Kräfte senkrecht auf die Begrenzungsflächen Wenn eine Kraft von 10 N senkrecht auf eine Fläche von dann beträgt der Druck 1 Pa dann beträgt der Druck 10 Pa dann beträgt der Druck 1 bar 1m wirkt, Druck in einer bestimmten Wassertiefe (mit freier Oberfläche) entsteht durch die Gewichtskraft des Wassers bezeichnet man als Schweredruck bezeichnet man als hydrostatischen Druck Sind mehrere oben offene mit Wasser gefüllte Gefäße miteinander verbunden, dann hängt die Höhe des Wasserspiegels von der Querschnittsfläche des Gefäßes ab dann ist der Schweredruck von der Form des Gefäßes abhängig dann steht der Wasserspiegel in allen Gefäßen gleich hoch Unter dem hydrostatischen Druck versteht man den Druck zwischen zwei statischen, also unbewegten Körpern den Druck, den eine Flüssigkeit durch ihr Eigengewicht verursacht den Druck, der in einer Hydraulikpresse vorkommt Der Schweredruck wird mit zunehmender Wassertiefe größer in Wasser wirkt nicht in einem abgeschlossenen Behälter in Wasser nimmt mit jedem Meter Wassertiefe um etwa 100 hpa zu. ist von der Art der Flüssigkeit unabhängig ist von der Form des Gefäßes unabhängig (hydrostatisches Paradoxon) RP_A0164 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0164) 1 (3)

6 . Physikschulaufgabe Der Luftdruck beträgt auf Meeresniveau im Mittel 1013 hpa nimmt mir steigender Höhe zu entsteht durch die Gewichtskraft der Luft ist der Schweredruck der Luft In einem abgeschlossenen Gefäß ist der Gasdruck an allen Stellen gleich groß steigt der Gasdruck nie über 5 10 Pa können Gase und Flüssigkeiten stark komprimiert werden Der Druck erzeugt eine Kraft, die auf den Begrenzungsflächen senkrecht steht. ist eine Zustandsgröße von Flüssigkeiten und Gasen breitet sich in Flüssigkeiten und Gasen allseitig und gleichmäßig aus Druckmessgeräte heißen zum Beispiel Barometer Hygrometer Manometer Aräometer Eine Wassersäule von 100 Meter Höhe erzeugt am Grund einen Druck von ungefähr 1 bar 10 bar 100 bar Ein ganz oder teilweise in Wasser eingetauchter Körper erfährt eine zusätzliche Kraft, die in gleicher Richtung wie die Gewichtskraft des Körpers wirkt die der Gewichtskraft des Körpers entgegen gerichtet ist die Auftriebskraft genannt wird Die Auftriebskraft, den ein Körper in Wasser erfährt, ist umso größer je größer das Volumen eines Körpers ist je kleiner das Volumen eines Körpers ist je größer die Masse eines Körpers ist Die Auftriebskraft, den ein Körper in Wasser erfährt hängt von der Dichte der Flüssigkeit ab hängt von der Masse des Körpers ab hängt von der Masse der Flüssigkeit ab Die Auftriebskraft eines Körpers in Wasser ist gleich der Masse der verdrängten Wassermenge der Gewichtskraft der vom Körper verdrängten Wassermenge dem Gewicht der verdrängten Wassermenge RP_A0164 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0164) (3)

7 Der Auftrieb entsteht durch Realschule. Physikschulaufgabe den unterschiedlichen Schweredruck an Oberseite und Unterseite eines eingetauchten Körpers die Menge des umgebenden Wassers; je mehr Wasser umso größer der Auftrieb die Gravitation bedingten Druckunterschied zwischen Ober- und Unterseite eines eingetauchten Körpers Bei einem ganz in Wasser eingetauchten Körper ist die Auftriebskraft unabhängig vom Volumen des Körpers unabhängig von der Masse des Körpers unabhängig von der Eintauchtiefe unabhängig von der Form des Körpers Ein in Wasser eingetauchter Körper sinkt nach unten, wenn die Gewichtskraft des Körpers größer als die Auftriebskraft ist das Volumen des Körpers größer als seine Masse ist die Dichte des Körpers größer als die Dichte des Wassers ist Ein Körper, der auf dem Wasser schwimmt, kann auch vollständig aus Eisen sein taucht gerade so tief ein, dass Auftriebskraft und Gewichtskraft im Gleichgewicht sind hat eine geringere Dichte, als die Dichte von Wasser Das archimedische Prinzip gilt in Gasen in Flüssigkeiten in Festkörpern Max und Moritz sind beide 1,75 m groß. Max ist aber viel dicker als Moritz. Max erfährt in Luft einen größeren Auftrieb als Moritz Moritz erfährt, ganz in Wasser untergetaucht, einen kleineren Auftrieb als Max Der Auftrieb ist für Max und Moritz immer gleich Ein Holzbrett schwimmt auf dem Wasser. Seine Eintauchtiefe hängt ab von der Dichte und der Höhe des Holzbretts vom Volumen des Holzbretts von der Masse des Holzbretts Ein Ballon steigt nur dann in die Luft auf, wenn er mit Sauerstoff gefüllt ist seine mittlere Dichte kleiner als die Dichte der Luft ist er mit Helium gefüllt ist, denn Helium ist leichter als Luft RP_A0164 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0164) 3 (3)