Prisma Physik 2, Schulbuch

111 Lösungen zu den Aufgaben 3 Gewichtskraft = rund 10mal die Masse in Newton Masse Gewichtskraft 35 kg 350 N 300 g 3 N 4 t 40000 N 70 g 0,7 N 6,5 kg 65 N 4 Ein Kraftmesser besteht aus einer Feder, an die der zu messende Körper gehängt wird. Die Skala ist auf Newton geeicht. 5 Hinweis: Verwende die Abbildung 2 auf Seite 93. 6 Die Masse ist auf Erde und Mond gleich, die Gewichtskraft ist am Mond nur rund 1/6 jener auf der Erde. 8 Weil die Schwerkraft der Erde (am Ort des Fallschirmspringers) stär- ker ist als jene der anderen Him- melskörper. 9 Wenn ein Autoreifen auf einem Wasserfilm, der sich auf der Straße befindet, „dahingleitet“. 10 Durch den Ölfilm wird die Rei- bung vermindert. Bei der Bremse kann dies zu einer geringeren Wir- kung führen. 11 Zweiradfahrzeuge haben weniger Bodenhaftung als solche mit vier Rädern. Man kann das Öl z. B. durch Sägespäne binden. 12 Reibung vergrößert: 1) Sand streuen bei der Bremsung 2) Profil bei Reifen Reibung verkleinert: 1) Kugellager 13 a) c) d) f) Kraft wirkt entlang eines Weges. b) e) g) Es wirkt zwar eine Kraft, aber es wird keine physikalische Arbeit verrichtet, da der Weg null ist. 14 m = 1300 kg, h = 1,5 m W = F G ∙h = 13000 N ∙ 1,5 m = 19500 J 15 W = F G ∙h also m = W /(10∙ h ) kg Die Masse von Nico beträgt 45 kg, jene von Maria 40 kg. 16 Die Arbeit … a) … wird viermal so groß. b) … bleibt gleich. c) … wird 1,5fach so groß. 17 m = 300 g, t = 2 s, h = 80 cm Zuerst berechnen wir die Arbeit W = F G ∙h = 0,3∙10 N∙ 0,8 m = 2,4 J Die Leistung P = W/t = 2,4 J/2 s = 1,2 W. Weil die Reibung nicht berücksich- tigt ist. 18 E a) feste Rolle, lose Rolle, Flaschen- züge b) und c) Last F G = 9000 N Maschine b) Zug- kraft F Zug c) Seillänge feste Rolle 9000 N 26 m + 26 m = 52 m lose Rolle 4500 N 26 m + 2 e · 26 m = 78 m Flaschenzug 9000 N/n (Anzahl der Rollen) 26 m + n · 26 m d) F Zug = 9000 N/12 = 750 N; Seillänge: 26 m . 13 = 338 m 19 m = 50 kg, t = 15 s, h = 60 cm Zuerst berechnen wir die Arbeit W = F G ∙h = 50∙10 N∙ 0,6 m = 300 J Diese Arbeit schafft sie 10-mal: Die Leistung P = W/t = 10∙300 J/15 s = 200 W. 20 Elektromotor: Elektrische Energie in Bewegungsenergie; Heizplatte: Elektrische Energie in Wärme Leuchtstoffröhre: Elektrische Ener- gie in Licht 21 Energiesparen heißt, dieselbe Wirkung mit weniger Energie er- reichen. So ist z. B. nach einer bes- seren Isolation der Wände weniger Energie zur Heizung nötig. 22 Durch die Arbeit der Motoren erhält das Flugzeug zuerst Bewe- gungsenergie, dann auch Höhen­ energie. 23 Ein Wirkungsgrad von 100% bedeutet, dass die gesamte ein- gesetzte Energie genutzt wird. Dies ist in der Realität wegen der Reibung bzw. Abwärme nicht möglich. Wasser – Schwimmen, Schweben, Sinken Seite 95 2 Weil Luft leichter komprimierbar ist und somit die Straßenuneben- heiten besser „abfedert“. 3 Durch Erhitzen und durch Ein- pumpen von mehr Luft. Wenn der Druck zu groß ist, platzt der Ballon. 4 Weil die Luft den Druck nicht schnell genug weitergeben würde. Seite 98 1 Blei sinkt, Öl schwimmt, beim Holz ist – je nach Sorte, schwimmen, schweben und sinken möglich. 2 Salzwasser hat die größere Dichte, verursacht also auch den größeren Auftrieb. Das Schiff hat im Süß- wasser einen größeren Tiefgang. Seite 102 – Aufgaben 1 V = 100 cm∙1 cm∙1 cm = 100 cm 3 ρ = m/V also m = ρ ∙V = 7,87 g/cm 3 ∙100 cm 3 = 787 g = 0,787 kg 2 Alle Stoffe, deren Dichte größer ist als die Dichte von Quecksilber zB Gold und Platin. 3 ρ = m/V also V = m/ ρ ; m = 500 g Kupfer: V = 500 g/8,90 g/cm 3 = 56,18 cm 3 Platin: V = 500 g/21,45 g/cm 3 = 23,31 cm 3 Gold: V = 500 g/19,30 g/cm 3 = 25,91 cm 3 Kochsalz: V = 500 g/2,16 g/cm 3 = 231,48 cm 3 4 V = 2 cm∙5 cm∙15 cm = 150 cm 3 ρ = m/V = 405 g/150 cm 3 = 2,7 g/cm 3 Dies ist die Dichte von Aluminium. 5 Weil die Dichte des Eises geringer ist als jene von Wasser („Anomalie des Wassers“). 6 Die Dichte von warmem Wasser ist geringer als jene von kaltem Was- ser. Unter +4 °C nimmt die Dichte von Wasser aber wieder zu Wasser („Anomalie des Wassers“). Fliegen – leichter oder schwerer als Luft Seite 104 1 Weil die warme Luft im Ballon leichter ist als die umgebende kalte Luft. 2 Weil hier die warme Luft aufsteigt und den Staub mitnimmt. Seite 108 – Aufgaben 1 Mit einem Brenner kann man die Luft erwärmen bzw. über Klappen kühlere Luft in den Ballon lassen. 2 Helium ist leichter als Luft. 4 Durch die aufsteigende Warmluft. 5 Beide erzeugen den Auftrieb durch den Anstellwinkel bzw. das „Tragflächenprofil“. Allerdings bekommt das Flugzeug durch den Motor den Vortrieb, der Vogel durch Schlagen und „Verwinden“ der Flügel. 7 Die warme Luft steigt nicht gleich- mäßig auf. Das „Flimmern“ sind Luftwirbel. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv