J 1,98 5,2 81,9 4 = ∗ ∗ = ∗∗= W msm kg W hgm W

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P-1-4
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Aufgabe 1
Wie groß ist die potentielle Energie eines Steins (m = 4kg) 2,5 Meter über dem Erdboden,
bezogen auf den Erdboden?
Aufgabe 2
Wie groß ist die kinetische Energie eines Autos der Masse 1.000 kg bei 90 km/h?
Aufgabe 3
Eine Ball mit der Masse m = 6kg gleitet eine schiefe Ebene der Höhe 3m hinunter. Wie schnell
ist der Ball am Fuß der Ebene?
Aufgabe 4
Eine Holzkiste wiegt 37kg. Sie befindet sich am Fuße einer Straße. Die Straße hat eine Basis (b)
von 40m. Am Anfang des Berges steht ein Schild mit der Aufschrift „17% Steigung“. Fertige zu
Beginn eine Skizze an (Reibung sei vernachlässigt).
a) Berechne die Höhe (h)
Hinweis: b ∗ Steigung
b) Berechne die Länge (l)
(Hinweis: Satz des Phytagoras)
c) Berechne FZ
d) Berechne Normalkraft (FN)
e) Wie groß ist die verrichtete Arbeit?
Aufgabe 5
Eine entspannte Feder wird durch 20 N um 10 cm verlängert (gespannt). Welche Spannenergie
besitzt sie?
Aufgabe 6
Man muss einen Kraftmesser um s = 0,03 m verlängern, bis er die Marke 10 N anzeigt. Wie groß
ist seine Federkonstante?
Aufgabe 7
Der Hochstrahlbrunnen am Schwarzenbergplatz in Wien sendet einen Wasserstrahl 50 m in die
Höhe. Mit welcher Geschwindigkeit schießt das Wasser aus der Düse?
Lösungen:
1)
Wie groß ist die potentielle Energie eines Steins (m = 4kg) 2,5 Meter über dem Erdboden,
bezogen auf den Erdboden?
W pot = m ∗ g ∗ h
W pot = 4kg ∗ 9,81
m
∗ 2,5m
s2
W pot = 98,1 J
Erstellt von Andy Timmermann 2007
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2)
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Wie groß ist die kinetische Energie eines Autos der Masse 1.000 kg bei 90 km/h?
1
m ∗ v2
2
1
m
= ∗ 1000kg ∗ (90 : 3,6 ) 2
2
s
= 12,5 kJ
Wkin =
Wkin
Wkin
3)
Eine Ball mit der Masse m = 6kg gleitet eine schiefe Ebene der Höhe 3m hinunter. Wie
schnell ist der Ball am Fuß der Ebene?
W pot = 6kg ∗ 9,81
m
∗ 3m
s2
Energieerhaltung !!
W pot = 176,58 J
4)
1
m ∗ v2
2
W ∗2
v 2 = kin
m
Wkin ∗ 2
m
176,58 J ∗ 2
v=
=
= 7 ,7
m
s
6kg
Wkin =
W pot = m ∗ g ∗ h
Eine Holzkiste wiegt 37kg. Sie befindet sich am Fuße einer Straße. Die Straße hat eine Basis
(b) von 40m. Am Anfang des Berges steht ein Schild mit der Aufschrift „17% Steigung“.
Fertige zu Beginn eine Skizze an (Reibung sei vernachlässigt).
a) Höhe:
h=
b ∗ 17 40m ∗ 17
=
= 6,8m
100
100
b) Länge:
l = h 2 + b 2 = (6,8m) 2 + (40m) 2 = 40,6m
c) FZ:
FZ h
h
= ⇒ FZ = ∗ FG
FG l
l
für FG = m ∗ g = 37 kg ∗ 9,81
FZ =
m
= 362,97 N einsetzen
s2
6,8m
∗ 362,87 N = 60,8 N
40,6m
d) FN:
FG = FN + FZ
2
FG − FZ = FN
2
2
2
2
2
⇒ FN = FG − FZ
2
2
FN = (362,97 N ) 2 − (60,8 N ) 2 = 357,8 N
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e) verrichtete Arbeit:
W = F ∗ s = FZ ∗ l
W = 60,8 N ∗ 40,6m = 2468,48 Nm
5)
Eine entspannte Feder wird durch 20 N um 10 cm verlängert (gespannt). Welche
Spannenergie besitzt sie?
1
1 F
D ∗ s2 = ∗ ∗ s2
2
2 s
1
= ∗F ∗s
2
1
= ∗ 20 N ∗ 0,1m = 1Nm
2
Wkin =
Wkin
Wkin
6)
F
s
Man muss einen Kraftmesser um s = 3 cm verlängern, bis er die Marke 10 N anzeigt. Wie
groß ist seine Federkonstante?
D=
7)
, da D =
F
10 N
N
=
= 333,33
s 0,03m
m
Der Hochstrahlbrunnen am Schwarzenbergplatz in Wien sendet einen Wasserstrahl 50 m in
die Höhe. Mit welcher Geschwindigkeit schießt das Wasser aus der Düse?
Energieerhaltung:
1
m ∗ v2 = m ∗ g ∗ h
2
1 2
∗v = g ∗h
2
g ∗h
v =
⇒ v = 2∗ g ∗h
2
m
m
v = 2 ∗ 9,81 2 ∗ 50m = 31,3
s
s
Erstellt von Andy Timmermann 2007

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