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Physikalischer
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Ergebnisse und ausführliche Lösungen zur
Klassenarbeit zur Mechanik I (Variante A)


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Nr. 01 02 03 04 05 06 07 08 09

1. Erklären Sie die Begriffe:
  a) gleichförmige Bewegung
  b) beschleunigte Bewegung
  c) verzögerte Bewegung
  d) Nennen Sie zu den Punkten a), b) und c) jeweils ein Beispiel aus Ihrem Erfahrungsbereich.
  Ergebnis
  a) Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit.
  b) Bewegung bei der die Geschwindigkeit zunimmt.
  c) Bewegung, bei der die Geschwindigkeit abnimmt.
  d) gleichförmige Bewegung: Flugzeug am Himmel.
beschleunigte Bewegung: Auto fährt an der Ampel an.
verzögerte Bewegung: Auto bremst.
  Ausführliche Lösung

2. Ein Auto legt in 3 min auf der Autobahn 3600 m zurück.
Geben Sie die Geschwindigkeit in m/s und km/h an.
  Ergebnis
  Das Auto fährt mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s bzw. 72 km/h.
  Ausführliche Lösung

3. Ein Wanderer steht vor einer Felswand und ruft laut "Hallo". Erst 15 Sekunden später vernimmt er das Echo.
Wie weit ist die Felswand von dem Wanderer entfernt, wenn der Schall inder Sekunde 326 m zurücklegt? (Fertigen Sie eine Skizze an.)
  Ergebnis
  Die Felswand ist 2445 m vom Wanderer entfernt.
  Ausführliche Lösung

4. Ein Güterzug fährt mit der konstanten Geschwindigkeit v = 72 km/h.
  a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit in m/s.
  b) Wie viel Stunden und Minuten braucht der Zug für eine Strecke von 115,2 km?
  c) Zeichnen Sie das Geschwindigkeit- Zeit- Diagramm und das Weg- Zeit- Diagramm.
  Wählen Sie die Zeitachse so, dass auf ihr mindestens 10 s abgetragen werden kann und zwar in Schritten von jeweils 1 s.
  Ergebnis
  a) Die Geschwindigkeit des Zuges beträgt 20 m/s.
  b) Für 115,2 km benötigt der Zug 1 h und 36 min.
  c) siehe ausführliche Lösung
  Ausführliche Lösung

5. Ein Auto fährt mit der konstanten Beschleunigung a = 3 m/s2 aus der Ruhe an.
  a) Welche Geschwindigkeit hat es nach 20 s?
  b) Wie groß ist der in dieser Zeit zurückgelegte Weg?
  Ergebnis
  a) Nach 20 s hat das Auto eine Geschwindigkeit von 60 m/s.
  b) Der in dieser Zeit zurückgelegte Weg beträgt 600 m.
  Ausführliche Lösung

6. Für die Strecke Dinslaken Hamburg ( ca. 300 km ) benötigt ein Autofahrer 3,5 Stunden.
Welche Aussage können Sie über die Geschwindigkeit machen?
  Ergebnis
  Die mittlere Geschwindigkeit beträgt etwa 85,7 km/h.
  Ausführliche Lösung

7. Eine Messreihe ergab folgende Tabelle:
  a) Übertragen Sie die Tabelle auf Ihr Arbeitsblatt. 07
  b) Zeichnen Sie das Geschwindigkeit- Zeit- Diagramm.
  c) Wie groß ist die Beschleunigung?
  d) Berechnen Sie für die einzelnen Zeitabschnitte den zurückgelegten Weg und ergänzen Sie die Tabelle.
  e) Zeichnen Sie das Weg- Zeit- Diagramm.
  Ergebnisse
  a) Siehe ausführliche Lösung.
  b) Siehe ausführliche Lösung.
  c) Die Beschleunigung beträgt 4 m/s2.
  d) s(1) = 2 m, s(3) = 18 m, s(4) = 32 m, s(6) = 72 m, s(10) = 200 m
  e) Siehe ausführliche Lösung.
  Ausführliche Lösung

8. Ein Zug erreicht aus der Ruhe nach 8 s die Geschwindigkeit 4 m/s.
Wie weit ist er dann gefahren?
  Ergebnis
  Nach 8 s ist der Zug 16 m weit gefahren.
  Ausführliche Lösung

9. Eine Passagiermaschine benötigt zum abheben eine Mindestgeschwindigkeit von v = 252 km/h.
Die Startbahn hat eine Länge von s = 1000 m.
Mit welchen Werten muss das Flugzeug mindestens beschleunigen?
  Ergebnis
  Das Flugzeug muss mindestens mit 2,45 m/s2 beschleunigen.
  Ausführliche Lösung

1. Ausführliche Lösung:
  a) Eine gleichförmige Bewegung ist eine Bewegung, mit konstanter Geschwindigkeit.
  b) Eine beschleunigte Bewegung ist eine Bewegung, bei der die Geschwindigkeit zunimmt.
  c) Eine verzögerte Bewegung ist eine Bewegung, bei der die Geschwindigkeit abnimmt.
  d) Beispiel zur gleichförmigen Bewegung: Ein ICE- Zug fährt auf freier Strecke in einem bestimmten Abschnitt mit gleichbleibender Geschwindigkeit, z. b. 240 km/h. Er legt dabei in gleichen Zeitabschnitten gleiche Wege zurück.
  Beispiel zur beschleunigten Bewegung: Ein Auto fährt an der Ampel an. Dabei wird es immer schneller, seine Geschwindigkeit nimmt zu. In gleichen Zeitabschnitten legt das Auto immer größere Wege zurück.
  Beispiel zur verzögerten Bewegung: Ein Auto, das abbremst, verliert Geschwindigkeit, es wird immer langsamer. In gleichen Zeitabschnitten werden kürzere Wege zurückgelegt.

2. Ausführliche Lösung:
  02_l
Das Auto fährt mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s bzw. 72 km/h.

3. Ausführliche Lösung:
  03_des_l
Der Schall legt die doppelte Entfernung zum Berg zurück, bis er als Echo wieder beim Rufer angelangt.
03_l
Die Felswand ist 2445 m vom Wanderer entfernt.

4. Ausführliche Lösung:
  a) 04a_l
Die Geschwindigkeit des Zuges beträgt 20 m/s.
  b) 04b_l
Für 115,2 km benötigt der Zug 1 h und 36 min.
  c) Das Geschwindigkeit- Zeit- Diagramm
04c1_des_l
Das Weg- Zeit- Diagramm
04c2_des_l

5. Ausführliche Lösung:
  a) Geschwindigkeit nach 20 s:
05a_l
Nach 20 s hat das Auto eine Geschwindigkeit von 60 m/s.
  b) Zurückgelegter Weg nach 20 s:
05b_l
Der in 20 s zurückgelegte Weg beträgt 600 m.

6. Ausführliche Lösung:
  06_l
Die mittlere Geschwindigkeit beträgt etwa 85,7 km/h. Man kann lediglich eine Aussage über die mittlere Geschwindigkeit machen. Wie schnell das Auto zu einem bestimmten Zeitpunkt war, kann man nicht sagen.

7. Ausführliche Lösung:
  a) 07a_l
  b) Das Geschwindigkeit - Zeit - Diagramm.
07b_des_l
  c) Da das Geschwindigkeit- Zeit- Diagramm linear verläuft, handelt es sich um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Die Steigung der Geraden ist ein maß für die Beschleunigung.
07c_l
Die Beschleunigung beträgt 4 m/s2.
  d) 07d_l
s(1) = 2 m, s(3) = 18 m, s(4) = 32 m, s(6) = 72 m, s(10) = 200 m
  e) Das Weg- Zeit- Diagramm.
07e_des_l

8. Ausführliche Lösung:
  08_l
Nach 8 s ist der Zug 16 m weit gefahren.

9. Ausführliche Lösung:
  Endgeschwindigkeit des Flugzeugs: v = 252 km/h = 70 m/s.
Gesamte Beschleunigungsstrecke: s = 1000 m.
Gesucht ist der nötige Beschleunigungswert.
09_l
Das Flugzeug muss mindestens mit 2,45 m/s2 beschleunigen.