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Ergebnisse und ausführliche Lösungen
zu den Fragen und Aufgaben zur Mechanik VI


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Nr. 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
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1. Wir messen an einer Fläche A = 7 cm2 die Druckkraft F = 210 N.
Welcher Druck herrscht in der Flüssigkeit?
  Ausführliche Lösung
  01_l
In der Flüssigkeit herrscht ein Druck von 3 bar.

2. Der Pumpkolben einer Hebebühne hat die Fläche A1 = 100 cm2.
Der Arbeitskolben die Fläche A2 = 10000 cm2.
Welche Kraft wirkt an dem Arbeitskolben, wenn an dem Pumpkolben eine Kraft von F1 = 250 N herrscht?
  Ausführliche Lösung
  02_l
Auf dem Arbeitskolben wirkt eine Kraft von 25000 N.

3. Wie hoch ist der Druck an der tiefsten Stelle des Weltmeeres (h = 11500 m)?
03
  Ausführliche Lösung
  Die Schwierigkeit bei der Lösung der Aufgabe besteht darin, die in unterschiedlichen Einheiten gegebenen Größen in für die Rechnung geeignete Einheiten umzuwandeln.
03_l
An der tiefsten Stelle des Meeres herrscht ein Druck von 1128,15 bar.

4. Was bedeutet der Begriff Arbeit in der Physik?
  Ausführliche Lösung
  Wirkt eine Kraft F in Richtung des Weges s, so wird dabei Arbeit verrichtet.
Arbeit = Kraft mal Weg.

5. Ist das Hochhalten einer Tasche Arbeit? 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.

6. Wie groß ist die Arbeit, wenn ein Schüler m = 60 kg auf einen Berg der Höhe 1,5 km steigt?
  Ausführliche Lösung
  Vorüberlegung:
Wenn jemand einen Berg besteigt, verrichtet er Höhenarbeit, wobei die Gewichtskraft mit der zu überwindenden Höhe multipliziert wird.
06_l
Der Schüler verrichtet die Arbeit W = 882900 Nm.

7. Nenne drei verschiedene Arbeitsformen.
  Ausführliche Lösung
  Hebt man einen Körper an, so verrichtet man Hubarbeit.
Verschiebt man einen Körper längs eines Weges, so verrichtet man Verschiebungsarbeit.
Beschleunigt man einen Körper aus der Ruhe heraus auf eine bestimmte Geschwindigkeit, so verrichtet man Beschleunigungsarbeit.

8. In einer Schiffsschleuse wird ein Lastkahn der Masse m = 1200 t um 8 m gehoben.
Wie groß ist die dazu erforderliche Arbeit?
  Ausführliche Lösung
  08_l
Um den Lastkahn anzuheben muss eine Arbeit von 94 176 000 Nm verrichtet werden.

9. Was bedeutet der Begriff Leistung in der Physik?
  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.

10. Ein Bauarbeiter hebt mit Hilfe eines Flaschenzuges in 5 min einen Eisenträger der Masse m = 200 kg um 10 m in die Höhe. Wie groß ist seine Leistung?
  Ausführliche Lösung
  10_l
Die Leistung des Bauarbeiters beträgt P = 53,753 Watt.

11. Die Masse eines Gegenstandes beträgt m = 250 g. Sein Volumen beträgt V = 125 cm3 . Wie groß ist seine Dichte?
  Ausführliche Lösung
  11_l
Die Dichte des Gegenstands beträgt 2 g/cm3.

12. Beschreibe den Versuch, mit dem man die Dichte eines unregelmäßig geformten Steines bestimmen kann.
  Ausführliche Lösung
  Man bestimmt die Masse des Steines durch wiegen.
Das Volumen des unregelmäßigen Steines wird mit der Überlaufmethode ermittelt.
Danach berechnet man aus diesen Werten die Dichte.

13. Die Masse eines Astronauten beträgt auf der Erde m = 75 kg.
Welche Masse hat der Astronaut auf dem Mond? Begründe deine Antwort.
  Ausführliche Lösung
  Auf dem Mond hat der Astronaut die gleiche Masse wie auf der Erde.
Seine Gewichtskraft ist auf dem Mond geringer.
Die Masse eines Körpers ist überall gleich, sie ist unabhängig vom Ort.

14. Was verstehst du unter dem Begriff Gewichtskraft?
Beschreibe in zusammenhängenden Sätzen.
  Ausführliche Lösung
  Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird.
Man sagt auch Gewicht dazu. Die Gewichtskraft ist vom Ort abhängig. Auf dem Mond ist sie für eine bestimmte Masse geringer als auf der Erde.

15. Jeder physikalische Körper ist gekennzeichnet durch physikalische Größen. Nenne drei physikalische Größen. Wodurch ist eine physikalische Größe eindeutig bestimmt?
  Ausführliche Lösung
  Typische physikalische Größen eines Körpers sind seine Masse, sein Volumen und seine Temperatur.
Eine physikalische Größe ist durch Zahlenwert und Einheit eindeutig bestimmt.

16. Was versteht der Physiker unter dem Begriff Masse?
  Ausführliche Lösung
  Masse ist die Eigenschaft eines Körpers schwer und träge zu sein.
Die Masse eines Körpers ist überall gleich.