Untersuche, überlege, forsche: PKW – Motorleistung und Höchstgeschwindigkeit 83.1 W1 Für zwei verschieden motorisierte Modelle eines Klein-PKW nennt der Hersteller Motorleistungen von 50 bzw. 100 kW und Spitzengeschwindigkeiten von 160 bzw. 205 km/h. Begründe mit Hilfe der Formeln PL und PR. 83.2 S2 Elektroautos – so werden sie beworben – verursachen keine Luftverschmutzung und produzieren kein CO2. Überlege, unter welchen Bedingungen dies zutrifft. 83.3 S2 Ein Problem von Elektroautos ist die geringe Energiespeicherung in Akkus. Informiere dich, wie viel elektrische Energie pro kg in Akkus gespeichert werden kann und vergleiche mit dem Energieinhalt von 1 Liter Treibstoff. 83.4 W1 Begründe, warum eine möglichst konstante Geschwindigkeit weniger Treibstoff erfordert als eine ungleichmäßige Fahrweise. 83.5 W1 Erkläre, warum ein Beschleunigen von 120km/h auf 130km/h gleich viel Energie erfordert wie ein „Ampelstart“ von 0 auf 50 km/h. 83.6 S1 Die Forderung, auf den Autobahnen in Österreich durchgehend Tempo 100 einzuführen, wird immer wieder diskutiert (83.2). Schreibe eine kurze Stellungnahme, ob diese Forderung sinnvoll ist und argumentiere mit den Werten aus den vorherigen Rechnungen (siehe S. 82). Diskutiere, ob diese Forderung in Österreich politisch umgesetzt werden kann. Gelegentlich wird behauptet, dass nach den Gesetzen der Physik beim Gehen oder Koffertragen in der Ebene keine Arbeit verrichtet wird. Die Kraft, mit der wir uns aufrecht halten bzw. den Koffer tragen, ist vertikal nach oben gerichtet, der Weg ist jedoch horizontal: Daher gibt es keine Kraftkomponente in Bewegungsrichtung und daher ist W = 0! Unsere Erfahrung sagt das Gegenteil! Wo liegt der Fehler? Beim gleichmäßigen Gehen und Laufen wird der Körper abwechselnd gehoben und gesenkt, also Hubarbeit geleistet. Die Beinmuskulatur wirkt als Stoßdämpfer, wobei durch Reibung zwischen den Muskelfasern Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Gleichzeitig werden die Beine abwechselnd nach hinten beschleunigt und wieder abgebremst. Um einen Koffer zu halten, muss man die Muskeln anspannen. Jede Muskelanspannung erfordert einen Energieumsatz. Die Biologie hat dies auf der Ebene der Zelle und der Moleküle erforscht: Chemische Energie wird gebraucht, damit sich Muskelfasern verkürzen und ständig wieder spannen (83.3). Und wo endet die umgesetzte Energie schließlich? In Erwärmung der Muskulatur, also in innerer Energie! Sind Gehen und Koffertragen Arbeit? 83.4 Kugelstoßpendel Experiment: Kugelexperimente 83.1 E3 a) Du brauchst: Kugeln aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Durchmessern, Messstab, Waage, eine Kiste mit Sand. Lass die Kugeln aus verschiedener Höhe auf den Sand fallen. Miss den Durchmesser der entstandenen Vertiefungen. Stelle eine Tabelle auf (Fallhöhe, Masse, Radius). Welche Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Größen sind erkennbar? Stelle diese in Form von Proportionalitäten dar. E2 b) Untersuche die Bewegungen bei einem Kugelstoßpendel (83.4) und protokolliere deine Beobachtungen. 83.1 Welche Leistung hat dieses Tretauto? 83.2 Das Tempolimit auf Autobahnen sorgt für Diskussionen. 83.3 Aufbau von Muskelfasern. Die kleinste Einheit ist das Sarkomer, das sich unter Energieumsatz verkürzt: Köpfchen am Myosinfilament stützen sich am nahen Aktinfilament ab und verkürzen die Faser durch Umklappen. Danach entspannen sie sich wieder. Sarkomer gespanntes Sarkomer entspanntes Sarkomer Aktinfilament Myosinfilament 83 1 Mechanische Arbeit und Energie Thermodynamik Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=