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Physikalischer
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Oberstufe: Aufgaben zu Arbeit, Leistung und dem Wirkungsgrad I

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1. Ein Wagen wird mit einer konstanten Kraft von F = 150 N eine Strecke von 5,4 km gezogen.
Welche Arbeit wird dabei verrichtet?
Lösung

2. Ein Arbeiter zieht über eine feste Rolle Ziegelsteine 15 m hoch. Je Ladung befördert er 30 kg Steine und braucht eine halbe Minute.
Berechnen Sie Arbeit und Leistung.
Lösung

3. Wie lange braucht ein Junge, der auf Dauer 50 W leistet, um 150 kg Kohlen 10 m hoch zu ziehen? Lösung

4. Welche Leistung vollbringt ein Matrose (75 kg), der in 90 s auf den 50 m hohen Mast eines Schiffes klettert? Lösung

5. Ein Auto wiegt 9 kN. Es hat einen Motor, der 45 kW leistet.
In welcher Zeit müsste das Auto auf einen 1500 m hohen Berg hinauffahren können?
Lösung

6. Welche Höhe müsste ein Wanderer ( m = 70 kg ) überwinden, um den "Brennwert"  
  a) einer Scheibe Brot ( m = 40 g ) von 400 kJ,  
  b) einer Tafel Schokolade 2400 kJ in Höhenenergie umzusetzen? Lösung

7. Ein Schwerlastaufzug ( m = 5000 kg ) wird gleichmäßig nach oben beschleunigt und erreicht nach 30 s v = 9 m/s.
Welche Arbeit ist dazu nötig?
Welche Leistung muss der Antriebsmotor vollbringen?
Lösung

8. Ein Löschfahrzeug der Feuerwehr kann je Minute 1500 Liter Wasser 75 m hoch pumpen. Wie groß ist die Pumpleistung? Lösung

9. Im Mikrowellengerät wird ein Tellergericht mit 700 W in 1,5 min erhitzt.
Wie groß ist die übertragene Energie in Joule und in kWh?
Lösung

10. Welche Leistung kann einem 50 m hohen Wasserfall entnommen werden, der 0,60 m3 Wasser je Sekunde führt? Lösung

11. Ein Bergwanderer ( Masse mit Gepäck 100 kg ) leistet 160 W.
Um wie viel Meter steigt er im Gebirge in 1 h höher?
Lösung

12. James Watts erste Dampfmaschine erzeugte beim Verbrennen von 100 kg Steinkohle ( spezifischer Heizwert 31 MJ/kg ) eine mechanische Energie von 4 MJ.
Berechnen Sie den Wirkungsgrad der Maschine.
Lösung

13. Ein Kühlaggregat hat die Leistungsaufnahme von P = 1,5 kW. Die tatsächliche Kühlleistung beträgt P = 0,9 kW.
Wie groß ist der Wirkungsgrad?
Lösung