Lösung Schriftliche Abschlussprüfung Physik 2002/2003 Wahlufgabe 6

Wahlaufgabe 6 Mechanik

Die Bewegung eines Fahrschul-Pkw wird durch folgendes Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm beschrieben:

6.1.1 Beschreiben Sie die Bewegung des Fahrzeugs abschnittsweise und geben Sie jeweils die Bewegungsart an.

6.1.2 Bestimmen Sie die Beschleunigungen in den Abschnitten l, II und III.

6.1.3 Berechnen Sie den im Abschnitt III zurückgelegten Weg.

6.1.4 Berechnen Sie die im Abschnitt l wirkende Kraft, wenn die Gesamtmasse des Pkw 1500 kg beträgt.

6.1.5 Im Herbst werden an Pkw die Sommerreifen durch Winterreifen ersetzt. Begründen Sie diese Maßnahme aus physikalischer Sicht.

Für 6.1.1 bis 6.1.5 erreichbare BE: 12

6.2 Bei der Aufnahme von Schwingungsvorgängen entstanden folgende Diagramme:

Diagramm 1: Diagramm2:

6.2.1 Geben Sie die jeweiligen Schwingungsarten an. Begründen Sie.

6.2.2 Nennen Sie für jede Schwingungsart ein Beispiel.

Für 6.2.1 bis 6.2.2 erreichbare BE: 6

6.3 Ein Uhrpendel führt 10 Schwingungen in 25 s mit einer konstanten Amplitude von 7 cm aus.

6.3.1 Zeichnen Sie ein zugehöriges y-f-Diagramm für zwei Perioden.

6.3.2 Erläutern Sie die bei diesem Pendel auftretenden Energieumwandlungen.

Für 6.3.1 bis 6.3.2 erreichbare BE: 7

6.1.2 Bestimmen der Beschleunigungen
Die Beschleunigung wird berechnet mit Hilfe der Gleichung

.
Dies ergibt für die einzelnen Abschnitte folgende Beschleunigungen:
I: a = 1,25 m/s²
II: a = 1 m/s² oder a = - 1 m/s²
III: a = 0

6.1.4 Ges.: F
geg.: m = 1500 kg; a = 1,25 m/s²

Lösung:

F = m • a
F = 1500 kg • 1,25 m/s²
F = 1875 N

6.1.5 Die Winterreifen haben ein höheres Profil als die Sommerreifen. Dadurch wird bei Schnee eine höhere Rollreibungskraft zwischen Reifen und Straße erreicht und somit eine sicherere Fahrtweise im Winter.

6.2.1 Diagramm 1: Ungedämpfte Schwingung – Amplitude bleibt gleich
Diagramm 2: Gedämpfte Schwingung – Amplitude wird geringer

6.2.2 Ungedämpfte Schwingung: Bewegung des Pendels einer Pendeluhr
Gedämpfte Schwingung: Bewegung einer Schaukel

6.3.2 Bewegt sich das Uhrenpendel vom Umkehrpunkt zum Ruhepunkt, so wandelt sich potentielle in kinetische Energie um. Bei der Bewegung vom Ruhepunkt zum Umkehrpunkt wandelt sich kinetische Energie in potentielle Energie um. Außerdem tritt während der Bewegung eine Umwandlung von kinetischer Energie in thermische Energie um.

Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen von , Georg-Schumann-Schule in Leipzig, und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus.Herzlicher Dank gilt Frau Mohr, Herrn Schumann, Herrn Viehrig und Herrn Genscher, die die vorliegenden Lösungen begutachteten. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösungen. In Klammern stehende und kleiner gedruckte Lösungen betrachtet der Autoren auch als möglich bzw. sind als Kommentar gedacht. Wir freuen uns über jeden Hinweis zur Verbesserung dieser Musterlösungen. Bitte senden Sie uns eine Email, Betreff: Prüfung 2003

Abschnitt	Beschreibung	Bewegungsart
I	Anfahren des Fahrzeuges	Gleichmäßig beschleunigte Bewegun
II	Abbremsen des Fahrzeuges	Gleichmäßig beschleunigte (verzögerte) Bewegung
III	Bewegung des Fahrzeuges mit konstanter Geschwindigkeit	Gleichförmige Bewegung
IV	Abbremsen des Fahrzeuges bis zum Stillstand	Gleichmäßig beschleunigte (verzögerte) Bewegung