Hier findest du die Lösungen der Aufgaben zur Mechanik IV Physik Klasse 7.
1. Wagen
An einem Wagen greifen 5 Kräfte an.
F1 = 100 N, F2 = -50 N, F3 = 80 N, F4 = -100 N, F5 = 70 N
a) Zeichne den Wagen mit den Kräften maßstabsgerecht.
b) Bestimme durch richtiges aneinanderreihen der Kraftpfeile die Resultierende FR.
c) Bestimme FR durch Rechnung.
Ausführliche Lösung
a) Vereinbarung:
Alle Kräfte mit positiven Vorzeichen weisen nach rechts. Alle Kräfte mit negativen Vorzeichen weisen nach links. Maßstab: 1 cm = 20 N.
b)
Zeichnerische Lösung ( Maßstab: 1 cm = 20 N):
Die resultierende Kraft beträgt FR = 100 N
c)
Rechnerische Lösung:
Die Resultierende Kraft beträgt FR = 100 N. Sie weist nach rechts.
2. Arbeit
Was verstehst du unter Arbeit im Sinne der Physik?
Mit welcher Formel kann man sie berechnen?
In welcher Einheit wird die physikalische Größe Arbeit gemessen?
Ausführliche Lösung
Wirkt eine Kraft F in Richtung eines Weges s, so wird dabei Arbeit verrichtet. Man berechnet die Arbeit mit der Formel:
Arbeit = Kraft x Weg ( W = F x s ).
Die physikalische Größe Arbeit wird in der Einheit Newtonmeter( Nm ) gemessen.
3. ausgestreckter Arm
Jemand hält eine Tasche 5 Minuten am ausgestreckten Arm? Wie viel Arbeit wird dabei verrichtet? Begründe deine Antwort.
Ausführliche Lösung
Das halten einer Tasche am ausgestreckten Arm mag zwar anstrengend sein, ist aber im Sinne von Physik keine Arbeit, da kein Weg zurückgelegt wird. Arbeit = Kraft x Weg.
4. Schüler
Ein Schüler der Masse m = 50 kg steigt auf einen 100 m hohen Turm. Welche Arbeit muss er dabei verrichten?
Ausführliche Lösung
Vorüberlegung:
Wenn jemand einen Turm besteigt, verrichtet er Höhenarbeit, wobei die Gewichtskraft mit der zu überwindenden Höhe multipliziert wird.
Der Schüler verrichtet die Arbeit W = 49050 Nm.
5. Hubhöhe
Die Masse 10 kg wird in einer Minute 20 mal hochgestemmt. Die Hubhöhe beträgt 50 cm. Wie groß ist die gesamte, in einer Minute geleistete Arbeit?
Ausführliche Lösung
Vorüberlegung:
Ob die Masse 20 mal 0,5 m oder 1 mal 10 m angehoben wird, spielt für die Arbeit keine Rolle.
Die in einer Minute verrichtete Arbeit beträgt W = 981 Nm.
6. Leistung
Was verstehst du unter dem Begriff Leistung in der Physik? Welche Einheit hat die physikalische Größe Leistung? Wie lautet die Formel für die Leistung?
Ausführliche Lösung
Die Leistung gibt an, wie schnell eine Arbeit verrichtet wird. Wir berechnen sie, indem wir die Arbeit durch die Zeit, in der sie verrichtet wird teilen.
Die Einheit der Leistung ist das Watt (W).
Die Formel für die Leistung lautet: Leistung = Arbeit/Zeit ( P = W/t ).
7. Kraftfahrzeugmotor
Ein Kraftfahrzeugmotor hat eine Leistung von 100 Ps. Wieviel kW sind das?Ausführliche Lösung
Die Leistung des Kraftfahrzeugmotors beträgt 73,6 kW.
8. Flaschenzug
Ein Bauarbeiter hebt mit Hilfe eines Flaschenzuges in 6 Minuten einen Eisenträger mit Fg = 1500 N um 15 m in die Höhe. Wie groß ist seine Leistung?
Ausführliche Lösung
Die Leistung des Bauarbeiters beträgt p = 62,5 Watt.
9. Lokomotive
Eine Lokomotive zieht einen Güterzug mit der Zugkraft F = 100000 N. Sie legt dabei in der Sekunde 10 m zurück. Wie groß muss die Leistung der Lokomotive mindestens sein, damit sie das schafft?
Ausführliche Lösung
Die Lokomotive muss mindestens eine Leistung von 1000 kW aufbringen können.
10. Hebelgesetz
Wie lautet das Hebelgesetz?
Ausführliche Lösung
Das Hebelgesetz lautet: Kraft mal Kraftarm = Last mal Lastarm.
11. Hebelarm
Ergänze den Satz: Am größeren Hebelarm wirkt immer die xxxxxx Kraft.
Ausführliche Lösung
Am größeren Hebelarm wirkt immer die kleinere Kraft.
12. zweiseitiger Hebel
Zeichne einen zweiseitigen Hebel und trage alle physikalischen Größen ein (FK, FL, aK, aL).
Ausführliche Lösung
13. Schrank heben
Ein 1800 N schwerer Schrank soll mit einer 1,5 m langen Eisenstange angehoben werden. Der Lastarm wird 30 cm lang gemacht. Zeichne. Wie groß ist die Kraft, die man zum Heben braucht?
Ausführliche Lösung
Zum Heben braucht man eine Kraft von 450 N.
Hier findest du die Aufgaben
und hier eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Mechanik, Festkörper und Flüssigkeiten, darin auch Links zu Aufgaben.
