Fachlehrer: Herr Kamper Übungsaufgaben Aufgabensammlung Physik -------------------------- mechanische Arbeit, Energie und Leistung---------------------------- 1. Wie groß ist die mechanische Arbeit, um ein Kfz mit der Masse von 1,5 t von 50 km/h auf 120 km/h zu beschleunigen? 2. Wie groß ist die mechanische Arbeit, um einen Schlitten mit der Gesamtmasse von 100 kg 200m weit über ein schneebedecktes Feld zu ziehen? (µG = 0,04) 3. Wie unterscheiden sich die Arbeitsdiagramme von Hubarbeit und Spannarbeit. Beschreiben und begründen Sie die Unterschiede. 4. Ein Auto prallt mit 108 km/h gegen eine feste Mauer. Aus welcher Höhe müsste es frei fallen, um die gleiche zerstörerische Energie zu bekommen? 5. Ein Körper der Masse m = 10 kg wird aus 45 m über dem Boden mit 10 m/s a) waagerecht und b) nach unten abgeworfen. Berechnen Sie mit Hilfe der mechanischen Energie die senkrechte Geschwindigkeit, mit denen der Körper jeweils auf dem Boden aufkommt. 6. Ein Radfahrer kommt mit 10m/s an einen Abhang, an dem er, ohne zu bremsen, 5m an Höhe verliert. Welche Geschwindigkeit besitzt der Radfahrer am Ende des Abhangs? 7. Ein Auto fährt mit 72 km/h eine Straße mit 5% Steigung aufwärts. Zu Beginn der Steigung kuppelt der Fahrer den Motor aus. Wie weit rollt das Fahrzeug, von Reibung und Luftwiderstand abgesehen, diesen Hang hinauf? 8. Ein Auto (1000 kg) wird von null auf 36 km/h, dann von 36 km/h auf 72 km/h beschleunigt. a) Braucht man für beide Abschnitte die gleiche Energie? Begründen Sie Ihre Vermutung! b) Berechnen Sie für jeden Abschnitt die Beschleunigungsarbeiten. 9. Ein Lastzug von 20 t Masse verringert auf einer Strecke von 50m seine Geschwindigkeit durch Bremsen von 20 m/s auf 10 m/s. Wie groß ist die mittlere Bremskraft? 10. Die vertikal gehaltene Feder einer Federpistole wird durch Auflegen eines Körper der Masse 500g um 5 cm zusammengedrückt und rastet dann ein. a) Berechnen Sie die Federkonstante. b) Dann legt man einen Pfeil der Masse 12 g auf die Feder. Wie hoch wird er geschossen, wenn man von Reibung und der Masse der Feder absieht? 11. Ein Eisenbahnwagens (10t Masse) prallt mit 1m/s gegen die zwei gleichen Pufferfedern eines Prellbocks ( D=50000 N/m). Berechnen Sie, wie viel Zentimeter die Federn eingedrückt werden. 12. Eine Luftgewehrkugel wird mit v0 = 30m/s senkrecht nach oben geschossen. Berechnen Sie unter Vernachlässigung des Luftwiderstandes folgende Werte: a) die maximale Steighöhe, b) die Geschwindigkeit in 100 m Höhe, c) die Höhe, bei der die Kugel eine Geschwindigkeit von 10 m/s hat. 13. Welche Rotationsarbeit verrichtet eine Kugel mit einer Masse von 10kg und einem Durchmesser von 1,2 m bei einer Rotation von 200 Umdrehungen pro Minute? 14. Welche Arbeit muss bei einer mechanischen Vorrichtung mit einem Wirkungsgrad von 80% aufgewandt werden, wenn sie 5kJ Arbeit abgeben soll? 15. Ein Baukran bewegt ein 1,2 t schweres Betonteil in 50 s um 8 m nach oben. a) Berechnen Sie die nutzbare Leistung des Kranes beim Heben des Betonteiles. b) Wie groß muss die Leistung des Elektromotors sein, wenn durch das Getriebe, die Seiltrommel und durch Reibung in den Rollen 35% der aufgenommene Motorleistung in Wärme umgewandelt werden? 16. Die Spitzhaustreppe in Radebeul überwindet einen Höhenunterschied von 87,41 m auf einer Strecke von 411 m mit 396 Stufen. a) Berechnen Sie den Gewinn an potentieller Energie für einen 80kg schweren Mann, wenn er oben angekommen ist. b) Wie groß ist die erbrachte Leistung, wenn er den Aufstieg in 15 Minuten schafft?