Hier findest du die Lösungen der Klassenarbeit zur Mechanik II (Variante B), Physik Oberstufe.
1.
Ausführliche Lösung:
Die Gewichtskraft des Astronauten auf dem Mond beträgt etwa 129,6 N.
Bemerkung:
Die Masse des Astronauten ist auch auf dem Mond 80 kg. Doch die Kraft, mit der diese vom Mond angezogen wird ist geringer als auf der Erde, da gMond = 1,62 m/s2 ist.
2.
Ausführliche Lösung:
Kolben erfahren hohe Beschleunigungen. Nach dem dynamischen Grundgesetz ist die dabei entstehende Kraft F = Masse x Beschleunigung. Damit die Kräfte in den Lagern nicht zu groß werden, bemüht man sich, die Kolbenmasse möglichst gering zu halten.
3.
Ausführliche Lösung:
Die Rakete erhält eine Beschleunigung von 16 m/s2.
4.
Ausführliche Lösung:
a)gegeben: v1 = 108 km/h ( Geschwindigkeit des Rasers) a = 2 m/s2 (Beschleunigungswert des Polizeiautos)
gesucht: Zeit, bis v2 = 108 km/h vom Polizeiauto erreicht wird.
15 s nach dem Start hat das Polizeiauto die gleiche Geschwindigkeit wie der Raser.
b)Der Raser legt in 15 s den Weg s1 zurück. Das Polizeiauto legt in 15 s die Beschleunigungsstrecke s2 zurück. Der Abstand beider Autos ist die Differenz aus s1 und s2.
Beide Autos sind nach 15 s noch 225 m voneinander entfernt.
c)Wenn das Polizeiauto den Raser einholt, dann haben beide Autos die gleiche Strecke vom Startpunkt aus zurückgelegt.
Das Polizeiauto holt den Raser nach insgesamt 30 s ein.
Bemerkung zu t1 = 0 s.
Wenn das Polizeiauto startet, beginnt die Zeitzählung. Zur Startzeit befinden sich beide Autos auf gleicher Höhe, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Erst 30 s später überholt das Polizeiauto den Raser.
d)Beim Überholvorgang sind beide Autos gleich weit vom Startpunkt entfernt.
Beim Überholvorgang sind beide Autos 900 m vom Ausgangspunkt entfernt.
e)Das Polizeiauto hat die Zeit bis zum Überholvorgang konstant beschleunigt.
Beim Überholvorgang hat das Polizeiauto eine Geschwindigkeit von 216 km/h.
5.
Ausführliche Lösung:
Die Sprunghöhe beträgt etwa 3,539 m.
6.
Ausführliche Lösung:
Da es auf dem Mond keine Atmosphäre gibt, in welcher der feine Staub schweben kann, fällt er sofort nach abschalten des Triebwerks zu Boden.
7.
Ausführliche Lösung:
Die verrichtete Arbeit beträgt 144 000 Nm.
8.
Ausführliche Lösung:
a)Der Stein besitzt auf dem Turm Höhenenergie und Bewegungsenergie. Wenn der Stein den Boden erreicht, ist seine Energie unverändert. Sie tritt dann allerdings nur noch als Bewegungsenergie auf.
Der Stein erreicht den Boden mit einer Geschwindigkeit von etwa 24,3 m/s.
b)Wird der Stein senkrecht nach oben geworfen, so hat das keinen Einfluss auf seine Geschwindigkeit beim auftreffen auf den Boden. Lediglich seine Fallzeit wird etwas größer.
c)Die Halbierung der Masse hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit. Bei den Berechnungen kürzt sich die Masse heraus.
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