V = 200 cm 3 p = 1 bar T = 300 K

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1 gibb BMS Physik Beufsmatu 009 1/6 Aufgabe 1 Keuzen Sie alle koekten Lösungen diekt auf dem Blatt an. Es können mehee Antwoten ichtig sein. Bewetung: Teile a) und b) je ein Punkt, Teil c) zwei Punkte. a) as ist in einem efäss mit einem dicht abschliessenden und eibungsfeien Kolben eingeschlossen. Zuest wid ewämt, dann wid de Duck ehöht. Wie goss ist das Volumen in Zustand und 3? V = 00 cm 3 p = 1 ba T = 300 K Zustand p = 1 ba T = 450 K Zustand 3 p = ba T = 450 K In Zustand ist das Volumen 300 cm³ In Zustand ist das Volumen 350 cm³ In Zustand 3 ist das Volumen 100 cm³ In Zustand 3 ist das Volumen 150 cm³ In Zustand 3 ist das Volumen 175 cm³ b) Situation mit 3 Käften im Ruhezustand, echte Winkel zwischen F1 und F. F 1 = 0 F 1 = F F 1 > F Es gelten dieselben Aussagen, wenn de Winkel zwischen F1 und F kleine als 90 ist (abe > 0 ). F1 F F c) Zwei gleich schnelle Boote (0 km/h) übequeen einen Fluss (10 km/h) mit konstante Beite. Die Boote steuen die Kuse A und B (Längsachse de Boote). Die Skizze zeigt die Eigengeschwindigkeiten de Boote mit Betag und Richtung. Ein Beobachte egistiet die effektiven Bewegungen übe und. Skizzieen die Vektoen de effektiven eschwindigkeiten v Aeff. und v Beff. elativ zum und diekt auf dem Blatt. 1 P. Welche Aussagen sind koekt? 1 P. v Aeff. > v Beff. (Betäge) v Aeff. < v Beff. (Betäge) v Aeff. = v Beff. (Betäge) Boot A ist schnelle am andeen Ufe Boot B ist schnelle am andeen Ufe v A 30 Fluss Die Boote sind gleich schnell und kommen deshalb gleichzeitig am andeen Ufe an. 45 v B

2 gibb BMS Physik Beufsmatu 009 /6 Aufgabe Ein Spotwagenfahe ist in Eile und fäht auf de Autobahn, als e 100m vo sich einen Polizeiwagen mit den elaubten 10 km/h eblickt. Nach eine Reaktionszeit von 0.90 s bemst e seinen Spotwagen wähend 6.0 s mit 4.0 m/s heunte. Als e auf die elaubten 10 km/h heuntegebemst hat, ist e dem Polizeifahzeug ziemlich nahe gekommen. a) Skizzieen Sie das v-t-diagamm mit den beiden Fahzeugen. b) Beechnen Sie die Anfangsgeschwindigkeit des Spotwagens und den Abstand zum Polizeifahzeug, wenn beide mit 10 km/h untewegs sind. Aufgabe 3 Eine Last von 800 kg wid übe eine Umlenkolle im leichgewicht gehalten. Die Winkel entnehmen Sie de Skizze. a) Beechnen Sie die Kaft auf die Achse de Umlenkolle. esucht sind Betag und Richtung. b) Wie goss sind die Käfte in den beiden Steben 1 und? Falls Sie a) nicht lösen können, echnen Sie mit F = 1 kn paallel zu Seilichtung. Last Seil Aufgabe 4 Ein Fahzeug (m = 1100 kg) fäht mit 54 km/h auf hoizontale, eisglatte Fahbahn. Beim Aufteten eines Hindenisses vesucht de Fahe das Fahzeug möglichst schnell zum Stehen zu bingen. De Luftwidestand wid nicht beücksichtigt. Reifen auf Eis: µ Haft = 0.10, µ leit = 0.06, µ Roll = 0.01 a) Zeichnen Sie das Fahzeug mit allen in diese Situation einwikenden Käften aus de Sicht eines uhenden Beobachtes. b) Beechnen Sie den Bemsweg bei blockieten Räden. c) Das Fahzeug bewegt sich nun auf eine veeisten Passstasse talwäts. Ab welche Steigung (in %) ist ein Anhalten des Fahzeuges duch Bemsen nicht meh möglich?

3 gibb BMS Physik Beufsmatu 009 3/6 Aufgabe 5 Im Wasse haben kleine Luftblasen geinge Steiggeschwindigkeiten und nehmen dahe in etwa die Tempeatu des umgebenden Wasses an. Ein Begsee ist an de Obefläche 13 C wam und am Boden 4 C. Eine Luftblase steigt vom und auf, dabei wid ih Volumen 10-mal so goss. (Die asmenge in de Blase bleibt konstant, die Dichte von Seewasse können Sie als konstant annehmen). De Luftduck wid an de Wasseobefläche mit 970 mba gemessen. a) Wie hoch ist de Duck am und des Sees? b) Wie tief ist de See? Aufgabe 6 Ein Fadenpendel ist 80 cm lang und de Pendelköpe wiegt 50 g. Das Pendel wid um den Winkel α = 15 ausgelenkt. Die Reibung beim Pendeln wid venachlässigt. a) Wie goss ist die eschwindigkeit des Pendelköpes beim Duchgang duch seine tiefste Lage? Ohne Bodenkontakt. b) De Pendelköpe wid beim Passieen des tiefsten Punktes von seine Aufhängung gelöst und utscht hoizontal 50 cm weit. Beechnen Sie die leiteibungszahl µ. Veschiebung c) Wie ändet sich die Reibungszahl, wenn de Pendelköpe dei Mal so schwe ist? Alle andeen Abmessungen bleiben unveändet. α

4 gibb BMS Physik Beufsmatu 009 4/6 Aufgabe 7 De Chemietanke Ellen Knutsen will den Nod-Ostsee-Kanal duchqueen. De maximal elaubte Tiefgang (Eintauchtiefe) im Kanal betägt 9.50 m. De Tanke hat die folgenden Abmessungen: Länge 140 m; Beite 3.0 m, de Tiefgang (= Eintauchtiefe) betägt nomaleweise 9.0 m. a) Im Somme steigt die Wassetempeatu: Wie ändet sich dabei die Eintauchtiefe? Keuzen Sie die ichtige Antwot an: die Eintauchtiefe bleibt gleich, weil die Tempeatu in de Fomel fü die Auftiebskaft nicht vokommt. de Tanke sinkt bei höhee Wassetempeatu tiefe ein. de Tanke sinkt bei höhee Wassetempeatu wenige tief ein. Daten: Dichte von Rohöl ρ Rohöl = 840 kg/m 3 Die Dichte des Meewasses ρ Nodsee = 1035 kg/m 3. Das vom Tanke vedängte Wassevolumen kann näheungsweise als quadefömiges Volumen (Länge x Beite x Tiefgang) beechnet weden. b) Wie viele Kubikmete Rohöl daf de Tanke zusätzlich laden, damit de elaubte Tiefgang im Kanal nicht übeschitten wid? c) Wie ändet sich die Tauchtiefe (9.0 m), wenn die Dichte in de Ostsee auf 1015 kg/m 3 abnimmt? Ende de Püfung

5 gibb BMS Physik Beufsmatu 009 5/6 Lösungen 009 Aufgabe 1, Multiple Choice a) In Zustand ist das Volumen 300 cm³ Richtige 1 P., 1 Richtige 0.5 P. In Zustand 3 ist das Volumen 150 cm³ b) F 1 = 0 3 Richtige 1 P., Richtige 0.5 P. F 1 > F Es gelten dieselben Aussagen, wenn de Winkel zwischen F1 und F kleine als 90 ist (abe > 0 ) c) koekte Skizze de Vektoen 1 P. Fluss v A Fluss v Aeff. < v Beff. (Betäge) 0.5 P. Boot A ist schnelle am andeen Ufe 0.5 P v B Aufgabe, Kinematik Diagamm: mit 0.9 s und 6.9 s 1 P. Anfangsgeschwindigkeit: ( 10 / ) m/s = m/s 06 km/h Stecken alle elativ zum Polizeifahzeug: Stecke 1, Rechteck: v 0.9 s 1.6 m Stecke, Deieck, im Mittel 1 m/s schnelle v 6 s =1 m/s 6s = 7 m Diffeenz total: 93.6 m, Abstand zum Polizeifahzeug ca. 6.4 m Aufgabe 3, Statik a) Vektoaddition de beiden Seilkäfte: ( 7.85 kn, 90 ) + ( 7.85 kn, 45 ) = ( 5.55, 13.4) kn = ( 14.5 kn, 67.5 ) b) Kaftzelegung de oben emittelten Kaft in die beiden Richtungen. Dazu muss das skizziete Käftedeieck mit dem Sinussatz beechnet weden, Winkel 67.5, 30 und kn sin(30 ) = F1 sin(8.5 ) = F sin(67.5 ) 30 1 F 1 = 8.75 kn, F = 6.8 kn

6 gibb BMS Physik Beufsmatu 009 6/6 Aufgabe 4, Auto auf Schnee a) Faht nach echts, genau dei Käfte: F, FN und die Bemskaft! b) leiteibungszahl µ = 0.06, µ m g = m a, a = m/s, Stecke v = 0 = v 0 + a s, a negativ einsetzen; Stecke 191 m! c) Schiefe Ebene, leichgewicht de Hangabtiebskaft und de Bemskaft, µ m g cos(α) = m g sin(α), Masse m und g küzen, µ = sin(α) cos(α) = tan ( α ) im besten Fall mit de Hafteibung, Die Steigung muss kleine als 10% sein, kleine als 6% mit de leiteibung. Aufgabe 5, Luftblasen im See a) p 1 V 1 = p V T 1 = 77 K, V 1 = 1 m 3, p 1 =?, T = 76 K, V = 10 m 3, p = ba, T 1 T p 1 = 9.39 ba! b) Statische Duck in Flüssigkeiten: p statisch = ρ g h, das ist de elative Duck, Absolute Duck: p 1 = p Luft + ρ g h, nach h auflösen, mit Pascal und 1000 kg/m3 echnen. Tiefe h = 86 m Aufgabe 6, Pendel ( ) a) potentielle Enegie = kinetische Enegie, 0.5 m v = m g h = m g l 1 cos( α) h = m, v = 0.73 m/s, b) Veschiebungsabeit: 0.5 m v = F Reibung s = µ m g 0.50 m nach de Reibungszahl auflösen: µ c) Das ändet nichts! Die Masse m kann in allen leichungen geküzt weden. Aufgabe 7, Hydostatik a) Auftiebskaft = ewichtskaft,, die Dichte nimmt mit steigende Tempeatu ab, das Volumen des vedängten Wasses nimmt zu und damit wid die Eintauchtiefe gösse. b) Käftegleichgewicht: ρ V g = m g, Diffeenzen ρ V g = m g Volumendiffeenz 966 m 3 mit de Dichte t/m 3, zusätzliche Last Tonnen, d.h. ein Volumen von m 3 Rohöl c) Unveändete Masse des Tankes, identische Auftiebskaft: ρ 1 V 1 g = ρ V g V = 9 64 m = h 140 m 3 m das gibt eine Höhendiffeenz von ca m Ende de Püfung