Lösung
Aufgabe 6 Mechanik
Zur
Aufgabenstellung
6.1.1
| 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 |
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
6.1.3
Ges.: s
geg.: t = 9 s; v = 3 m/s
Lösung:
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
6.3.1
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.
Lösung
Aufgabe 7 Energie, Umwelt und Mensch
Zur
Aufgabenstellung
7.1.1
ges.: t
geg.: v = 18 km/h = 5 m/s; s = 300m
Lösung:
7.1.2
ges.: Ekin
geg.: m = 100 kg; v = 5 m/s
Lösung:
7.1.3
Die kinetische Energie des zweiten Radfahrers beträgt das Doppelte
der kinetischen Energie des ersten Radfahrers.
Da die Masse des zweiten Radfahrers nur halb so groß ist wie die Masse
des ersten, wäre bei gleicher Geschwindigkeit die kinetische Energie
auch nur halb so groß (Ekin ~ m).
Die Geschwindigkeit des zweiten Radfahrers beträgt das Doppelte der
Geschwindigkeit des ersten Radfahrers. Bei gleicher Masse wäre die
kinetische Energi des zweiten Radfahres vier Mal so groß (Ekin~v²).
Berücksichtigt man nun beide Aspekte, so ergibt sich, dass die kinetische
Energie des zweiten Radfahrers doppelt so groß wie die des ersten
Radfahrers ist (1/2 • 4=2).
oder Nachweis durch Berechnung:
Die kinetische Energie des zweiten Radfahrers ist doppelt so groß
wie die des ersten.
7.1.4 Beim plötzlichen starken Bremsen eines Radfahrers werden sich
lose befestigte Gepäckstücke in Fahrtrichtung losreißen.
Ursache dafür ist das Trägheitsgesetz: Ein Körper behält
seinen Bewegungszustand so lange bei, so lange keine Kraft auf ihn einwirkt.
Da die Gepäckstücke nur lose befestigt sind, kann die Bremskraft
nicht übertragen werden, die Gepäckstücke behalten ihren
Bewegungszustand bei und reißen sich nach vorn los.
7.2
7.2.1
ges.: Q
geg.: m = 350000 t = 350000000 kg; DT = 1 K;
c = 
Lösung:
Q = c • m • DT
Q = • 350000000 kg • 1 K •
Q = 1 465 000 000 kJ = 1 465 000 MJ
7.2.2 Durch einen großen Stausee wird das Klima in der unmittelbaren
Umgebung gemäßigter, insbesondere starke Temperaturschwankungen
treten kaum noch auf. Steigt die Temperatur schnell an, nimmt das Wasser
sehr viel Wärme auf, die Umgebung bleibt kühler.
Kühlt es sehr schnell ab, gibt das Wasser Wärme an die unmittelbare
Umgebung ab, die Abkühlung fällt wesentlich geringer aus als in
größerer Entfernung vom Stausee.
7.2.3
Durch neue Stauseen können zum Beispiel Umsiedlungen von Menschen notwendig
sein, die ihr Haus im Staugebiet stehen haben.
Der Lebensraum von Tieren wird vernichtet. ...
7.3.1
Turbine: Antreiben des Generators (Übertragung kinetischer Energie)
Generator: Erzeugen von Elektroenergie (Umwandlung kinetischer in elektrische
Energie)
Transformator: Erzeugt Hochspannung (Erzeugen von Hochspannung aus der abgegebenen
Spannung des Generators)
7.3.2
Ges.: E
geg.: P = 1700 kW; t = 24 h
Lösung:
E = P • t
E = 1700 kW • 24 h
E = 40800 kWh
7.4.1
Windkraft, Sonnenenergie
7.4.2
Vorteil: Erneuerbarkeit der Energie
Nachteil: Lärmbelästigung im näheren Umfeld, nicht immer
verfügbar
