Prüfung Physik IA 2015-03-18

Rechenteil: Physik IA Prüfung, 18.03.2015 (Maximal 12 Punkte) 1. Eine Gewehrkugel von 15 g trifft mit 500 m/s auf einen 0.8 kg schweren Holzklotz, der in 0.8 m Höhe genau auf einer Tischkante liegt. Die Kugel bleibt in dem Klotz stecken und dieser wird dadurch vom Tisch „geschossen“. Berechnen Sie die horizontale Entfernung vom Tisch, bei der der Klotz auf dem Boden aufschlägt. Die Reibung des Klotzes auf dem Tisch sei vernachlässigbar. (4 Punkte) 2. Ein 30 kg schwerer Junge läuft mit einer Geschwindigkeit von v=2 m/s auf ein anfangs ruhendes Karussell zu und springt am Rand des Karussells genau tangential auf. Das Karussell hat die Form einer zylindrischen Scheibe mit einem Radius R = 2.5 m und einer Masse M = 125 kg. Mit welcher Endgeschwindigkeit drehen sich das Kind und das Karussell nach dem Aufsprung? (4 Punkte) 3.
Die Fluchtgeschwindigkeit ist jene Startgeschwindigkeit die ein Körper (z.B. eine Rakete) haben muss, um vollständig aus dem Gravitationsfeld eines Himmelskörpers herauszukommen. Auf der Erdoberfläche beträgt die Fluchtgeschwindigkeit 11.2 km/s. Die Masse des Saturn entspricht 95.2 Erdmassen, sein Radius ist 9.47 mal so groß wie der der Erde. Berechnen Sie die Fluchtgeschwindigkeit für einen Körper auf der Saturnoberfläche. (4 Punkte) Theoretischer Teil: Physik IA Prüfung, 18.03.2015 (2 Fragen nach Wahl beantworten, maximal 8 Punkte) 1. Ein Massenpunkt bewege sich (reibungsfrei) mit der Winkelgeschwindigkeit  auf einer Loopingbahn mit Radius R im Erdschwerefeld. Berechnen Sie die Arbeit explizit über das  
Integral W   F  v dt für die Bewegung vom höchsten zum tiefsten Punkt. Vergleichen Sie diese Arbeit mit jener Arbeit die verrichtet wird, wenn die Masse frei im Schwerefeld um h = 2R fällt. (4 Punkte) 2.
Beschreiben Sie in Worten den Unterschied zwischen einem mathematischen und einem physikalischen Pendel. Verwenden Sie grundlegende Beziehungen zwischen Größen der Drehbewegung von ausgedehnten Körpern, um eine allgemeine Schwingungsdifferenzialgleichung für ein physikalisches Pendel herzuleiten. Berechnen Sie die Kreisfrequenz dieses Pendels allgemein und für den Spezialfall eines mathematischen Pendels. (4 Punkte) 3.
a) Beschreiben Sie (in Worten und Formeln) die Coulomb‘sche‐, die Stoke’sche‐ und die Newton’sche Reibungskraft. Wo treten diese auf? b) Was ist der Unterschied zwischen Haftreibung und Gleitreibung, bei welcher der o.g. Reibungskräften spielen diese eine Rolle? c) Formulieren Sie das (dynamische) Kräftegleichgewicht für eine schwingende Feder in einer Flüssigkeit unter Berücksichtigung der entsprechenden Reibungskraft. (4 Punkte)

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