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

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1. Ein Förderband transportiert je Stunde 130 t Kohle auf eine Höhe von 2,8 m.  
  a) Wie groß ist die Leistung?  
  b) Wie groß ist der Wirkungsgrad der Anlage, wenn der Antriebsmotor 1,3 kW abgibt? Lösung

2. Eine Turbine liegt 15 m unter der Wasseroberfläche. Pro Sekunde fließen 3,5 m3 Wasser hindurch.
Welche Leistung gibt die Turbine ab, wenn der Wirkungsgrad 90 % beträgt?
Lösung

3. Eine Kolbenpumpe fördert in der Minute 720 l Wasser auf eine Höhe von 15 m.
Welche Leistung muss der Antriebsmotor aufbringen, wenn die Pumpe einen Wirkungsgrad von 80% besitzt?
Lösung

4. Die menschliche Dauerleistung beträgt etwa 75 W.  
  a) Wie groß ist dabei die in einer Stunde verrichtete Arbeit, gemessen in kWh und J?  
  b) Welchem Geldwert entspricht diese mechanische Arbeit, wenn 1 kWh 0,14 € kostet? Lösung

5. Steinkohlekraftwerke haben einen Wirkungsgrad von 40 %.
Welche Wärmeleistung muss durch Verbrennung von Kohle für ein 750 MW Kraftwerk bereitgestellt werden? ( 750 MW ist die abgegebene Leistung ).
Lösung

6. Welche Größen bestimmen die Arbeit in der Physik?
Wie wird die Arbeit berechnet und in welchen Einheiten wird sie angegeben?
Lösung

7. Wie groß ist die Arbeit, die ein Schüler ( m = 60 kg) verrichtet, wenn er  
  a) auf einen Turm von 80 m Höhe steigt?  
  b) auf einen 1,2 km hohen Berg steigt? Lösung

8. Ein Gewichtheber "reißt" 175 kg zur Hochstrecke (2,1 m) und hält sie dort 3 s lang.
Überlegen Sie, in welcher Phase er Arbeit im Sinne der Physik, bzw. im umgangssprachlichen Sinne verrichtet.
Berechnen Sie die Arbeit.
Lösung

9. In einer Schleuse wird ein Lastkahn ( m = 1200 t ) um 8 m gehoben.
Wie groß ist die Arbeit? Wer verrichtet sie?
Lösung

10. Eine Schülerin zieht einen Expander mit der Kraft Fmax = 250 N 30 cm aus.
Wie groß ist die Arbeit?
Lösung

11. Was versteht man unter Lageenergie, Spannenergie, Bewegungsenergie?
Geben Sie jeweils ein Beispiel.
Lösung

12. Energie welcher Form hat ein Ball, wenn er gegen die Querlatte eines Fußballtores geschossen wird? Lösung