Technische Universität Braunschweig Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik Prof. A. Hördt Probeklausur zur Vorlesung Physik I für Chemiker, Pharmazeuten, Geoökologen, Lebensmittelchemiker Zeit: 90 min Wenn nicht anders erwähnt, gelten folgende Konstanten: Erdbeschleunigung: g = 9.81 m/s 2 Allgemeine Gaskonstante: R= 8.317 J/(Mol K) Aufgabe 1: Ein Auto fährt mit einer Geschwindigkeit von v = 30 m/s und bremst mit einer Verzögerung von a = -5 m/s 2 ab. Wie viel Zeit vergeht bis zum Stillstand des Autos? a.) 150 s b.) 60 s c.) 15 s d.) 6 s e.) 1.5 s Aufgabe 2: Die Endgeschwindigkeit bei einem freien Fall ist abhängig von: 1.) der Fallstrecke 2.) der Erdbeschleunigung 3.) der Masse a.) nur 1.) b.) nur 2.) c.) nur 3.) d.) nur 1.) und 2.) e.) alle Aufgabe 3: Ein Massepunkt führt eine Kreisbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit aus. Auf ihn wirke eine Zentripetalkraft von 10 N. Wie groß ist die Zentripetalkraft, wenn sich die Winkelgeschwindigkeit halbiert? a.) 2.5 N b.) 5 N c.) 10 N d.) 20 N e.) 40 N
Aufgabe 4: Ein Körper bewegt sich ohne Einwirkung äußerer Kräfte. Was gilt für den Körper? 1.) Die Beschleunigung größer als Null. 2.) Die Geschwindigkeit ist konstant. 3.) Der Betrag der Geschwindigkeit kann sich ändern, aber die Richtung ist konstant. 4.) Die Bewegungsrichtung kann sich ändern, aber der Betrag der Geschwindigkeit ist konstant. a.) nur 2.) und 3.) b.) nur 1.) und 4.) c.) nur 2.) d.) nur 1.) e.) nur 2.) und 4.) Aufgabe 5: Welche der folgenden Gleichungen ist richtig? a.) Leistung = Arbeit / Zeit b.) Leistung = Zeit / Arbeit c.) Leistung = Arbeit * Zeit d.) Leistung = Arbeit * Strecke e.) Leistung = Kraft * Strecke Aufgabe 6: Wenn die Geschwindigkeit eines Körpers verdoppelt wird, dann gilt für seine kinetische Energie: a.) Sie wird geviertelt b.) Sie wird halbiert c.) Sie bleibt gleich d.) Sie wird verdoppelt e.) Sie wird vervierfacht Aufgabe 7: Ein Körper der Masse 5 kg wird um 1 m angehoben. Die Gravitationsbeschleunigung betrage 10 m/s 2. Welche Arbeit ist zum Anheben nötig? a.) 5 J b.) 5 W c.) 50 J d.) 50 W e.) 0.5 J
Aufgabe 8: Wovon hängt die gravitative Anziehungskraft nicht ab? a.) Gravitationskonstante b.) Druck c.) Masse des Probekörpers d.) Masse der Zentralmasse e.) Abstand zur Zentralmasse Aufgabe 9: Wie groß ist das Trägheitsmoment einer rotierenden Vollkugel? r = 10 cm, m = 300 g a.) 1,2 kg m² b.) 1,2 10-3 kg m² c.) 2,4 10-1 kg m² d.) 2,4 10-2 kg m² e.) 3,6 10-2 kg m² Aufgabe 10: Eine Masse m 1 stößt mit der Geschwindigkeit 10 m/s vollkommen inelastisch zentral auf eine gleiche Masse (m 1 = m 2 ). Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich die Massen weiter? a.) 2.5 m/s b.) 5 m/s c.) 10 m/s d.) 20 m/s e.) keine davon Aufgabe 11: Wie groß ist das Eintauchvolumen eines Körpers der Masse m = 30 g, der in einer Flüssigkeit der Dichte ρ = 2 g/cm 3 schwimmt? a.) 2 ml b.) 15 ml c.) 30 ml d.) 60 ml e.) 66.6 ml
Aufgabe 12: Welcher Druck herrscht im Inneren eines hydraulischen Zylinders (A = 100 cm 2 ), welcher mit F = 500 N belastet wird? a.) 1000 Pa b.) 5000 Pa c.) 10000 Pa d.) 50000 Pa e.) 100000 Pa Aufgabe 13: Wovon hängt die Steighöhe einer Flüssigkeit in einem Kapillarröhrchen nicht ab? a.) Oberflächenspannung b.) Dichte der Flüssigkeit c.) Dichte der Luft d.) Erdbeschleunigung e.) Radius des Kapillarröhrchens Aufgabe 14: In einem Rohr der Querschnittsfläche 10 cm 2 strömt eine reibungsfreie, inkompressible Flüssigkeit mit der Geschwindigkeit 2 m/s. Das Rohr verbreitert sich auf eine Querschnittsfläche von 40 cm 2. Wie groß ist dort die Strömungsgeschwindigkeit? a.) 0.5 m/s b.) 1 m/s c.) 2 m/s d.) 4 m/s e.) 8 m/s Aufgabe 15: Die innere Energie eines idealen Gases hängt ab von: 1) der Temperatur 2) dem Druck 3) dem Volumen a.) nur 1) b.) nur 2) c.) nur 3) d.) nur 1) und 2) e.) nur 1) und 3)
Aufgabe 16: Für ein ideales Gas gilt bei konstanter Temperatur: 1) p V 0 2) p V < 0 3) p V = const. a.) nur 1) b.) nur 2) c.) nur 3) d.) 1) und 3) e.) 2) und 3) Aufgabe 17: Bei einer adiabatischen Zustandsänderung eines idealen Gases gilt: 1) Die Temperatur bleibt konstant 2) Die innere Energie bleibt konstant 3) Das Gas leistet keine mechanische Arbeit a.) nur 1) b.) nur 2) c.) nur 3) d.) nur 1) und 3) e.) nichts davon Aufgabe 18: Welche Aussage ist falsch? a.) Ein Gas kann mechanische Arbeit leisten. b.) Die innere Energie eines Gases ändert sich durch Zuführung von Wärme und mechanischer Arbeit. c.) Man kann Wärme mit einer periodisch arbeitenden Maschine vollständig in mechanische Arbeit umwandeln. d.) Die Carnot-Maschine erzielt den größtmöglichen Wirkungsgrad. e.) keine der Vorherigen
Aufgabe 19: Bei einem Carnot-Prozess als Motor ist die Temperatur des warmen Reservoirs 350 K, die des kalten 260 K. Wie groß ist der Wirkungsgrad? a.) 0,10 b.) 0,26 c.) 0,52 d.) 0,74 e.) 3,89 Aufgabe 20: Am Tripelpunkt a.) liegen alle drei Phasen vor (gas, flüssig, fest) b.) hat Wasser eine Temperatur von 100 C c.) hat Wasser eine Temperatur von 0 C d.) Ist Wasser am dichtesten e.) nichts von alldem
Aufgabe 21: Ein Hund ist an seiner Hundehütte (m = 10 kg) festgebunden. Dann läuft er los und zieht seine Hütte hinter sich her. Zwischen Hütte und Boden herrscht ein Reibungskoeffizient von f = 0.3. Welche Arbeit muss der Hund verrichten, wenn er die Hütte 250m weit zieht? Aufgabe 22: An einer Schraubenfeder hängt ein Gewicht mit einer Masse von 300 g. Die Federkonstante beträgt 30 N/m. Wie groß ist die potentielle Energie des Gewichts im Umkehrpunkt, wenn das Gewicht um 20 cm ausgelenkt und dann losgelassen wird? Aufgabe 23: Ein Wind weht über einen offenen Schornstein mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h. Welcher Druck herrscht im Inneren des Schornsteins? Luftdruck p 0 = 1013 hpa Aufgabe 24: 3 kg CO 2 werden in einem abgeschlossenen Druckbehälter (V = 3 l) auf 100 C erwärmt. Welcher Druck herrscht im Inneren? R = 8.317 J/(Mol K), M Mol,CO2 = 44 g/mol