Bremsvorgang: (3P)
Im März 1954 stellte Colonel John P. Stapp anhand eines raketengetriebenen Schlittens, der mit 1020km/h seine Bahn entlang schoss, einen neuen Geschwindigkeitsweltrekord zu Lande auf. Fahrer und Schlitten wurden innerhalb von 1,4s wieder zum Stehen gebracht. Wie groß war die Beschleunigung, der Colonel Stapp während des Bremsvorgangs ausgesetzt war (in Einheiten von g = 9,81 m/s^2)?
v = 1020 km/h = 283,33 m/s
t = 1,4 s
Kinematik: (7P)
Die Position eines Teilchens ist durch
gegeben, wobei die Zeit t in Sekunden und x in Metern gemessen wird.
a) Liegt hier eine unbeschleunigte oder eine beschleunigte Bewegung vor?
b) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Teilchens zur Zeit t = 3s?
c) Bewegt es sich zu diesem Zeitpunkt in die positive oder negative Richtung?
d) Zu welchem Zeitpunkt wird die Geschwindigkeit des Teilchens null?
e) Skizzieren Sie den Verlauf der Bewegung jeweils in einem Beschleunigungs-Zeit- und in einem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm.
a) beschleunigte Bewegung
b)
c) zu t=3s bewegt sich das Teilchen in positive Richtung
d)
e) (?)
Puck auf einem reibungsfreien Tisch: (5P)
Ein Puck der Masse m = 1kg gleitet auf einem reibungsfreien Tisch auf einer Kreisbahn (Radius r = 1m) und ist über eine Schnur (durch ein Loch im Tisch) mit einem hängenden Gewicht der Masse M = 10kg verbunden. Bei welcher Geschwindigkeit des Pucks bleibt das Gewicht in Ruhe?
Bergabstrecke: (6P)
Auf einer steilen Bergabstrecke einer Autobahn versagen an einem LKW der Gesamtmasse m = 6500kg alle Bremsen. Seine einzige Chance ist die Benutzung einer Notrampe mit einer neigung von 15° am Ende des Gefälles, um die kinetische Energie in potentielle Energie umzuwandeln. Beim Erreichen der Rampe hat der LKW eine Geschwindigkeit von 120km/h. Welche Länge L muss die Rampe mindestens haben, um den LKW zum Stillstand zu bringen? Vernachlässigen Sie die Reibung.
geg.: m = 6500kg, v = 120km/h = 33,3m/s
ges.: L
E(kin) = E(pot) —> 1/2 * m * v^2 = m * g * h
h = L * sin(15°)
Projektil und Feder: (8P)
Ein Klotz der Masse M = 1kg befinde sich auf einer waagerechten, reibungsfreien Tischfläche in Ruhe. Er sei über eine Feder (Federkonstante k = 500N/m) mit einer Wand verbunden. Ein Projektil der Masse m = 10g und der Geschwindigkeit v = 320m/s trifft auf den Klotz (vgl. Abbildung) und bleibt in diesem stecken.
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Klotzes unmittelbar nach dem Aufprall.
b) Berechnen Sie die Amplitude der resultierenden harmonischen Schwingung.
c) Berechnen Sie die Periodendauer der Schwingung.
a)
c)
Fahrradpedal: (4P)
Der Arm eines Fahrradpedals ist 0,16m lang. Die Fahrerin übt eine Kraft von 120N nach unten auf das Pedal aus. Geben Sie den Betrag des Drehmoments um die Nabe des Pedals an, wenn der Winkel zwischen dem Pedalarm und der Senkrechten (a) 30°, (b) 90° und (c) 180° beträgt.
Optisches Auflösungsvermögen: (4P)
Ein Astronaut blickt aus dem Fenster eines Raumschiffs auf die 160km unter ihm liegende Erdoberfläche. Berechnen Sie den Winkelabstand und den linearen Abstand zwischen zwei Punkten, die der Astronaut gerade noch unterscheiden kann. Die Wellenlänge des Lichts sei λ = 540nm und der Pupillendurchmesser des Astronauten betrage 5,0mm.
Wärmeausdehnung: (2P)
Eine Fahnenstange aus Aluminium (α = 2,3 x 10^-5/°C) habe eine Länge von 33m. Um wie viel nimmt die Länge zu, wenn die Temperatur um 15°C ansteigt?
Radio: (4P)
Ein Student lässt sein Radio mit einer Leistungsaufnahme von 7,0W bei einer Spannung von 9,0V zwischen 9 Uhr abends und 2 Uhr morgens mit voller Lautstärke eingeschaltet. Welche Ladung fließt in dieser Zeit durch die Anschlussleitung?
(C: Coulomb)
Zuletzt geändertvor 3 Monaten