Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

Rechenaufgaben W 1 Hinweise zur Bearbeitung von Rechenaufgaben: − Eine Skizze kann hilfreich sein. − Überlege, welche physikalischen Zusammenhänge (Formeln) für die Lösung der Aufgabe gebraucht werden. − Führe Berechnungen zunächst mit Formelzeichen durch, setze erst zum Schluss Zahlenwerte mit Einheiten ein. − Überprüfe, ob das Ergebnis die richtige Einheit hat und der Zahlen- wert sinnvoll ist. − Runde numerische Ergebnisse erst am Schluss auf eine sinnvolle Stellenzahl. Speichere Zwischenergebnisse. Verwende g = 9,81m/s 2 für die Fallbeschleunigung. Bewegung 1 Grundgrößen 1 Wie lange würdest du mit einem Raumschiff mit 10 km/s a) zum Mond ( 384 000 km ), b) zur Sonne ( 150Mio.km ) c) zum nächsten Fixstern Alpha Centauri ( 4 ly ) brauchen? Wie lange braucht das Licht? 2 Gib die Distanzen a) Bregenz – Wien ( 500 km ), b) Erde – Mond, c) Erde – Sonne in Lichtjahren an. 3 Eine Raumsonde fliegt am Jupiter vorbei und sendet von dort Aufnah- men zur Erde. Geben uns die Bilder einen Eindruck, wie es am Jupiter gerade im Augenblick aussieht, in dem wir die Bilder empfangen haben? 4 Der Polarstern ist der hellste Stern im Sternbild Kleiner Bär (auch Klei- ner Wagen). Die Lage des Sterns kann zur Bestimmung der geographi- schen Breite genutzt werden: Der Stern liegt im Norden, seine Höhe über dem Horizont entspricht der geographischen Breite des Beobachtungsor- tes. ( Abb.) Der Polarstern ist 3,8 · 10 18 m von der Sonne entfernt. Über- lege, was sich historisch ereignet hat, als das Licht diese Sterne verließ. Zu 4 Bestimmung der geographischen Breite: Der Polarstern liegt in der Verlängerung der Erdachse. Die geographische Breite ist gleich jenem Winkel, unter dem wir den Polar- stern über dem Horizont sehen. 5 Die weitesten, mit entsprechenden Teleskopen beobachtbaren Himmels- objekte sind die sogenannten Quasare. Sie sind von der Erde rund 10 26 m entfernt. Wie weit in die Vergangenheit sieht man dabei? 2 Geschwindigkeit und Beschleunigung 6 Von der Meeresoberfläche wird ein kurzes Schallsignal ausgesandt, das am Meeresboden reflektiert wird (Echolotverfahren). Man misst die Zeit, die verstreicht, bis das Signal oben wieder empfangen werden kann. Wie tief ist das Meer, wenn das Signal 1,8 s benötigt und die Schallgeschwin- digkeit im Meerwasser 1475m/s beträgt? 7 Im Fernsehen wurde in einer Wissenschaftssendung gesagt, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne 30 km/s ist. Kann das stimmen? (Radius der Erdbahn 150Mio. km ). Welche Strecke legt die Erde in einem Tag zurück? 8 Zur Messung der Mondentfernung wird ein Laserblitz auf einen von den Apollo-Astronauten aufgestellten Reflektor gerichtet. Die Laufzeit für den Hin- und Rückweg des Laserlichts beträgt 2,563 s . Wie weit ist der Mond entfernt? 9 Mit welcher mittleren Geschwindigkeit fliegt man mit einem Ver- kehrsflugzeug von Wien nach New York? Flugzeit 9h 10min, Luftlinien- distanz 3 670miles (1 Flugmeile = 1,852 km). 10 Welche Zeitersparnis erreicht ein Autofahrer für eine Strecke von 100 km , wenn er seine übliche Durchschnittsgeschwindigkeit von 70 km/h auf 80 km/h steigert? 11 Die Polizei verfolgt ein Auto, das mit 160 km/h auf der Autobahn fährt und 10 Minuten Vorsprung hat. Der Polizeiwagen fährt mit 180 km/h . Wann wird er das Auto einholen? 0 50 100 0 10 20 30 40 0 50 100 0 1 2 3 4 5 Zeit in h t 0 1 2 3 4 5 Zeit in h t 0 1 2 3 4 5 Zeit in h t Weg in km s Weg in km s Weg in km s b) c) a) Zu 12 12 In den grafischen Fahrplänen ( Abb.) sind verschiedene Bewegungs- abläufe wiedergegeben. Beschreibe sie! 13 Eine durchschnittliche Beschleunigung beim Radfahren ist etwa 1m/s 2 . Wie kannst du das nachprüfen? 14 Berechne mit Hilfe der Kurzformel den Anhalteweg für Geschwindig- keiten im Ortsgebiet (Wohnstraße 30 km/h , Hauptstraße 50 km/h ) und auf Freilandstraßen ( 70 km/h, 100 km/h ). 15 Ein Auto fährt mit der Beschleunigung a = 2m/s 2 an. Welche Geschwin- digkeit hat es nach 15 s ? Welchen Weg legt es in dieser Zeit zurück? 16 Ein Zug fährt mit konstanter Beschleunigung an. Er erreicht in 20 s eine Geschwindigkeit von 5m/s . Wie groß ist seine Beschleunigung und welchen Weg hat er in den 20 s zurückgelegt? 17 a) Mit welcher Geschwindigkeit hebt ein Flugzeug vom Boden ab, wenn es mit gleichmäßiger Beschleunigung eine Rollstrecke von 1,6 km in 40 s durchläuft? b) Wie groß ist die Beschleunigung? 18 Die Wiener U-Bahn erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von ca. 80 km/h . Die Beschleunigung beträgt 0,25m/s 2 . Wie weit müssten zwei Stationen mindestens entfernt sein, damit die Maximalgeschwindigkeit erreicht werden kann. 19 Ein Zug fährt mit v = 100 km/h . Jemand betätigt die Notbremse, der Zug hält nach s = 400m . Wie lange dauert der Bremsvorgang? Welche Be- schleunigung erfährt der Zug? 20 Zwei Autos A1 und A2 fahren mit v 1 = 54 km/h im Abstand s 0 = 25m (ge- messen von Front zu Front) hintereinander. Das hintere Auto A2 setzt zum Überholen an und beschleunigt mit a = 2m/s 2 . a) Wann ist A2 auf gleicher Höhe mit A1? Welche Geschwindigkeit v 2 hat dabei A2? b) Wann ist A2 25m vor A1 und kann wieder die Spur zurückwechseln? c) Wie lang war die gesamte Überholstrecke s 2 ? 21 Ein Flugzeug setzt mit 290 km/h auf eine Landebahn auf, die 2 km lang ist. Wie groß muss die als konstant angenommene Verzögerung mindestens sein, damit die Piste ausreicht? 22 Ein Auto fährt mit v = 80 km/h . Wie lange ist sein Bremsweg, wenn es mit einer Verzögerung a = 4m/s 2 gebremst wird. 23 Ein PKW-Lenker erreicht das Ortsende mit v 0 = 10m/s , worauf er mit a = 2m/s 2 beschleunigt. Zeichne a) das Geschwindigkeits-Zeit-Dia- gramm und b) das Weg-Zeit-Diagramm für die ersten 10 s ab dem Orts- ende. c) Beim Ortsende beginnt eine Beschränkung auf 70 km/h . 200m nach dem Ortsende misst ein Verkehrsradar die Geschwindigkeit. Um wieviel war der PKW zu schnell? 133 | Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv