Prisma Physik 2, Schulbuch

110 Lösungen zu den Aufgaben Entfernung s = 750 km v = s/t = 750 km/ 565 min = 1,33 km/min = 1,33 ∙ 60 km/h = 79,6 km/h 3 v = 130 km/h = 130/3,6 m/s = 36,1 m/s a) richtig b) s = v∙t = 130 km/h ∙ 0,5 h = 65 km – richtig c) s = v∙t = 130 km/h ∙ 2,5 h = 325 km – falsch d) s = v∙t = 130 km/h ∙ 1/60 h = 2,2 km – richtig 4 „United States“ v = 36 Knoten 1 Knoten = 1,852 km/h v = 36∙1,852 km/h = 66,67 km/h Rennrad v = 19,9 m/s = 19,9∙3,6 km/h = 71,64 km/h Das Rennrad ist schneller. 5 Cathy Freeman: s = 400 m, t = 49,11 s Staffel: s = 4 ∙ 100 m, t = 41,95 s a) Durchschnittsgeschwindigkeit Freeman v = s/t = 400 m/49,11 s = 8,14 m/s Durchschnittsgeschwindigkeit Staffel v = s/t = 400 m/41,95 s = 9,54 m/s b) Bei der Staffel läuft jede Läufe­ rin nur 100 m. 6 v = 15 Meilen/Stunde 1 Meile = 1,6093 km v = 15∙1,6093 km /h = 24,14 km/h 8 a) Grün = Fahrzeug 3 Blau = Fahrzeug 2 Rot = Fahrzeug 1 5 s 12 s 20 s GRÜN 12,5 m 30 m 50 m BLAU 50 m 120 m 200 m ROT 75 m 180 m 300 m b) v GRÜN = 50 m/20 s = 2,5 m/s v BLAU = 200 m/20 s = 10 m/s v ROT = 300 m/20 s = 15 m/s 9 v = 75 m /25 s = 3 m/s = 10,8 km/h 10 v = 42 km/h = 42/3,6 m/s = 11,67 m/s a = v/t = (11,67 m/s)/5 s = 2,33 m/s 2 11 a = 2,45 m/s 2 v = a ∙ t = 2,45 m/s 2 ∙8 s = 19,6 m/s 12 Zeit t in s Strecke s in m Streckendif­ ferenz 0 0 0 2 3 3 4 12 9 6 27 15 8 48 21 Es ist eine beschleunigte Bewe­ gung, da der Körper in den ersten 2 Sekunden 3 m zurücklegt, in den nächsten 2 Sekunden schon 9 m usw. 13 b) Zeit t in s Geschwin- digkeit in km/h zurück- gelegte Strecke in m Geschwin- digkeits- unterschied in km/h 0 0 2 11 2 11 4 22 2 11 10 56 6 34 15 81 5 25 20 108 5 27 0 s – 2 s: a = v/t = (11 m/s)/2 s = 5,5 m/s 2 2 s – 4 s: a = (11 m/s)/2 s = 5,5 m/s 2 4 s – 10 s: a = (34 m/s)/6 s = 5,7 m/s 2 10 s – 15 s: a = (25 m/s)/5 s = 5,0 m/s 2 15 s – 20 s: a = (27 m/s)/5 s = 5,4 m/s 2 Gesamt (“Durchschnitt”): 0 s – 20 s: a = (108 m/s)/20 s = 5,4 m/s 2 14 Zuerst beschleunigt die Bahn in ca. 0,5 min auf rund 22,5 km/h und fährt dann ca. 3 min mit dieser Geschwindigkeit. Dann beschleunigt sie nochmals in einer halben Minute auf 28 km/h. 5,5 min behält sie diese Geschwin­ digkeit bei. Dann bremst sie in einer halben Minute auf 15 km/h ab nach 0,5 min beschleunigt sie wieder auf 28 km/h. 15 Das Auto erreicht aus dem Still­ stand in t = 10,9 Sekunden eine Geschwindigkeit v von 100 km/h (= 27,8 m/s). Seine Beschleuni­ gung a beträgt also a = v / t = (27,8 m/s) / (10,9 s) = 2,6 m/s 2 16 Das hintere Fahrzeug setzt sich wegen seiner Trägheit nicht so schnell in Bewegung. Das Ab­ schleppseil könnte reißen. Kräfte, Arbeit, Leistung und Energie Seite 63 3 Wenn der Angriffspunkt zu hoch ist, wird der Kasten kippen. Seite 64 1 Die beiden Schüler rollen aufei­ nander zu. Seite 73 2 Für die feste Rolle gilt F zug = F G , s Zug = s Hub Gewichtskraft F G einer Masse von 1 kg = 10 N. 85 kg: F G = 850 N = F zug Weg: 15 m Für die lose Rolle gilt F zug = F G /2, s Zug = 2 s Hub 85 kg: 850 N, F zug = 850 N/2 = 425 N Weg: 2 · 15 m = 30 m 3 Es kann langsamer (und vorsich­ tiger) gezogen werden – und die Zugkraft ist nur halb so groß wie das Gewicht des Verletzten. Seite 80 1 a) Schwamm: Verformungsarbeit b) Papierflugzeug: Beschleuni­ gungsarbeit c) Gummiband: Spannarbeit d) Schultasche: Hubarbeit e) Tisch: Reibungsarbeit f) Papier: Verformungsarbeit Seite 83 Energie woher?, 2 Erde: Die Erdwärme lässt sich in „Geothermischen Kraftwerken“ nutzen. Wasser wird in die Tiefe gepumpt und der durch die er­ wärme entstehende Dampf treibt eine Turbine zur Stromerzeugung. Man kann die Wärme auch direkt zur Heizung verwenden. Radioaktive Elemente für Kern­ kraftwerke (z. B. Uran) kommen ebenfalls aus der Erde. Mond: Die Gravitationskraft des Mondes verursacht die Gezeiten (Ebbe und Flut). Diese können bei Gezeitenkraftwerken genutzt werden: Bei Flut strömt das Wasser über eine Turbine Richtung Land. Bei Ebbe strömt es über die Turbi­ ne ins Meer zurück. Seite 88 1 15 % der eingesetzten Energie (des elektrischen Stroms) wird in Licht umgewandelt. 2 Weil nicht die gesamte Motorleis­ tung wegen des Luftwiderstandes und der Reibung zur Fortbewe­ gung genutzt werden kann. 3 Wirkungsgrad = nutzbare Energie/ eingesetzte Energie = 46500 MJ/128000 MJ = 0,36 d. h. 36 % Seite 90 – Aufgaben 1 Bei a) c) und d) 2 a) Z. B. beim Schmieden. b) Z. B. beim Anfahren oder Brem­ sen. c) Z. B. bei einem Auffahrunfall; wenn man einen Plastilinball auf den Boden wirft. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv