Physik Forum

[mops]

HILFE!!! ihr lieben leute, ich schreibe in genau einer Woche eine Physik-Klausur und habe einfach viel zu wenig Ahnung von Physik. Studiere Zahnmedizin und hab neben den restlichen Kursen leider viel zu wenig zeit gehabt mich auf Physik vorzubereiten.
Wir haben so einige Übungs-Aufgaben bekommen und einige bekomme ich auch ganz gut hin, aber bei manchen ist bei mir leider einfach der Wurm drin und ich hab keine Ahnung, wie ich die lösen soll. Ich wäre euch so so so so soooo dankbar, wenn ihr mir vielleicht ein bisschen helfen könntet. und wenn es nur ein Denkanstoß oder eine Formel ist. BITTE BITTE.
Vielen Dank im Voraus und hoffentlich bis bald, ich stell mal ein paar Problem-Aufgaben rein (aber bitte nicht lachen )
vielen lieben Gruß


Aufgabe 1)
Alan Sheppard war wohl der einzige Mensch, der je auf dem Mond einen Golfball schlug.
Wie groß muss die Abschlaggeschwindigkeit gewesen sein für eine Flugweite von 300m bei einem Abschlagwinkel von 45°?
Die Mondoberfläche wird als flach angenommen.
Auf dem Mond wiegen alle Körper nur 1/6 von dem, was sie auf der Erde wiegen.

A 44 m/s
B 54 km/h
C 221 m/s
D123 km/h
E 80 km/h

Also so weit bin ich gekommen: Mondbeschleunigung: 1/6 x 9,81m/s²
und ich weiß, dass man die Flugbahn in eine senkrechte aufteilen muss, in der nur der freie Fall herrscht und in eine Horizontale. Aber wie gehts dann weiter?

[mops]

Aufgabe 2)
Ein Kind (Masse m = 15 kg) reicher Eltern beschließt auf dem Jahrmarkt, so viele mit
Helium (4He) gefüllte Luftballons zu kaufen, dass es damit abheben kann.
(Luft sei vereinfachend als Stickstoff angenommen mit 1 mol N2 = 28 g.)
Wie viele Luftballons mit einem Radius von 30 cm muss es mindestens kaufen, damit
das klappt?
Die Masse von Ballonhülle und Bindfaden kann für die Rechnung vernachlässigt
werden. (Volumen einer Kugel ist 4/3 ̟r3)
A 500
B 120
C 27
D 54
E 10000



Aufgabe 3)
In einer Stadt mit 234 Tausend Einwohnern untersuchen Sie 2000 zufällig ausgesuchte Probanten auf einen pes planovalgus. Sie finden 72 Fälle. Die Diagnose sei eindeutig. Welche der aufgeführten Angaben ist richtig?
Die Wahrscheinlichkeit, dass einer der Einwohner dieses Problem hat ist ...
A Für eine Angabe müsste man alle Einwohner untersuchen.
B 3,6 ± 0,4 Prozent (RICHTIG)
C 3,60 ± 0,04 Prozent
D 0,030 ± 0,004 Prozent
E 100%

Wie man auf die 3,6% kommt ist mir klar. Aber wie kommt man auf die +-0,4%??



Aufgabe 4)
Wie lange dauert es etwa, bis der Mond auf seinem Weg um die Erde eine Strecke
zurückgelegt hat, die seinem Durchmesser entspricht?
Der Mond erscheint uns unter einem Betrachungswinkel von ca. 0,5°.
A 30 min
B 1 Stunde
C 2 min
D 2 Stunden
E 15 min

Wie habe ich diesen Betrachtungswinkel zu verstehen??????? Weiß garnicht wo ich da anfangen soll.


Aufgabe 5)
Sie wiegen sich am Äquator. Wie würde sich Ihr Gewicht ändern, wenn Sie sich
auf einer nicht rotierenden Erde befänden? Gehen sie von einem unveränderten
Äquatordurchmesser von 12 756,2 km aus.
A Es wäre um etwa 3,8% größer.
B Es würde sich nicht ändern.
C Es wäre um etwa 0,34% kleiner.
D Es wäre um etwa 7% größer.
E Es wäre um etwa 0,35% größer.


Aufgabe 6)
Sie fahren mit 50 km/h durch eine Kurve. Welche Neigung müsste die Fahrbahn
haben, damit Sie bei einem Kurvenradius von 50 m nur Kräfte senkrecht zur
Oberfläche verspüren?
A 12,1°
B 23,2°
C 34,7°
D 21,5°
E 17,8°


Aufgabe 7)
Ein Floss taucht bei einer zusätzlichen Belastung von 800 N um 8 mm tiefer in das
Wasser ein. Wie groß ist die Fläche des Floßes?
A 1 m²
B etwa 10 m²
C 100 m²
D Zur Beantwortung benötigt man die Dichte des Flossmaterials.
E 1 g/cm³


Aufgabe
Mit welcher Geschwindigkeit bewegen Sie sich hier in Freiburg aufgrund der
Erddrehung nach Osten? Freiburg liegt auf dem 48ten Breitengrad.
A 110 km/s
B 310 m/s
C 2000 km/h
D 500 m/s
E 8 km/s


Aufgabe 9)
Die Füllung eines drucklos (Innendruck = Aussendruck) bei einer Temperatur von
25 °C mit Helium gefüllten Wetterballons hat am Erdboden einen Auftrieb von 20 N.
Bis zum Start in der Nacht ist die Luft- und He-Temperatur auf 10 °C abgesunken,
der Luftdruck ist unverändert.
Hat dies einen Einfluss auf den Auftrieb? Welche Antwort ist richtig?
A Ja, der Auftrieb ist jetzt etwa 5% geringer.
B Ja, der Auftrieb ist jetzt doppelt so groß.
C Ja, der Auftrieb ist nur noch halb so groß.
D Nein, der Auftrieb ist unverändert 20 N.
E Ja, der Auftrieb ist jetzt etwa 5% größer.

[mops]

Ich habe die richtigen Lösungen der Aufgaben übrigens auch da, falls jemand die gerne zur Kontrolle hätte! Also ihr Lieben, glaubt mir, es geht wirklich nicht darum mir irgendwelche Aufgaben lösen zu lassen und einen auf faulen Lenz zu machen, ich bin einfach wirklich nur ein bisschen verzweifelt und weiß nicht wie ich so schnell noch einen Geistesblitz erhalten soll, um die Aufgaben ohne Hilfe lösen zu können!
Also vielen Dank, ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen...

[DK2ZA]

Aufgabe 1)

Der Golfball hat nach dem Abschlag die Geschwindigkeit v0 schräg nach oben unter 45°.

Diese zerlegen wir vektoriell in eine Komponente vx parallel zur Mondoberfläche und eine vy senkrecht zur Mondoberfläche.

Da der Winkel freundlicherweise 45° beträgt, haben beide Komponenten den gleichen Betrag, nämlich v0/Wurzelaus(2).

(In einer Skizze sind vx und vy benachbarte Seiten eines Quadrates, v0 ist die Diagonale)


Der Ball fliegt mit der Anfangsgeschwindigkeit vy nach oben, wird langsamer, kehrt um und fällt wieder runter.
Beim Aufschlag beträgt seine Geschwindigkeit nach unten -vy.


Während er das macht fliegt er mit der konstanten Geschwindigkeit vx geradeaus und legt 300m zurück.

Wie lange dauert das Rauf und Runter?


Auf dem Weg nach oben wird er gebremst (negativ beschleunigt) mit a = 1/6 * 9,81 m/s².

Wie lange dauert es, bis seine Geschwindigkeit 0 m/s geworden ist?


Zusammenhang:

Geschwindigkeit = Beschleunigung * Zeit

v = a * t

umstellen:

t = v / a

einsetzen:

t = v0/Wurzelaus(2) / (1/6 * 9,81 m/s²)

t = v0 / (Wurzelaus(2) * 1/6 * 9,81 m/s²)

t = v0 / 2,31224 m/s²


Zum Runterfallen braucht er ebenso lange.

Also ist die Flugzeit des Balles

tf = 2 * v0 / 2,31224 m/s²

tf = v0 / 1,15612 m/s²


In dieser Zeit legt er mit vx die Strecke 300m zurück.

Zusammenhang:

Weg = Geschwindigkeit * Zeit

s = vx * tf

300m = v0 / Wurzelaus(2) * v0 / 1,15612 m/s²

300m * Wurzelaus(2) * 1,15612 m/s² = v0²

490,5 m²/s² = v0²

v0 = 22,15 m/s = 79,73 km/h

also etwa 80 km/h



GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

Aufgabe 2)


Ein mol Stickstoff hat die Masse 28g und bei Normalbedingungen das Volumen 22,4 Liter.

Ein mol Helium hat die Masse 4g und bei Normalbedingungen das Volumen 22,4 Liter.


Mit Stickstoff gefüllte Ballons hätten den Auftrieb Null.

Ein mit Helium gefüllter Ballon von 22,4 Liter kann 28g - 4g = 24g heben.

Wir brauchen also 15000g / 24g = 625 Ballons von jeweils 22,4 Litern.

Das sind 625 * 22,4 = 14000 Liter = 14000 dm³


Das Volumen eines Ballons von 30cm = 3dm Radius ist


V = 4/3 r³ * Pi

V = 4/3 * (3dm)³ * Pi

V = 113,1 dm³


Wir brauchen also

14000 dm³ / 113,1 dm³ = 124 Ballons



GRUSS, DK2ZA

[mops]

JUHUUUUU!!!! Habs mir noch garnicht durchgelesen, aber wollte schonmal vorher meiner Freude Ausdruck verleihen!!!! DANKE DANKE DANKE!

[DK2ZA]

Aufgabe 4)


Du zielst mit einem Gewehr auf den linken Rand des Mondes und schwenkst dann zum rechten Rand. Dabei überstreicht die Sichtlinie den Betrachtungswinkel 0,5°.

Die Frage ist also, wie lange es dauert, bis der Mond um 0,5° weiter gerückt ist.

Wenn er die Erde in einem Monat einmal umkreist, hat er 360° zurückgelegt, d.h. 720 * 0,5°.

Wir müssen also nur 1 Monat durch 720 teilen.

1 Monat/720 = 30 Tage/720 = 720 Stunden / 720 = 1 Stunde.


GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

Aufgabe 5)


Wenn ich mich am Äquator befinde, dann bewege ich mich wegen der Erddrehung auf einer Kreisbahn mit dem Radius r = 12756,2km/2 = 6378100m und der Umlaufdauer 24 Stunden.

Die Bahngeschwindigkeit ist

v = Erdumfang / Zeit

v = 2 * r * Pi / 24h

v = 463,83 m/s


Damit ein Körper der Masse m sich mit der Bahngeschwindigkeit v auf einer Kreisbahn vom Radius r bewegt ist eine zum Kreismittelpunkt gerichtete Kraft (Zentripetalkraft) erforderlich, für die gilt (Formelsammlung):

F = m * v² / r


Mit den obigen Werten:

F = m * 0,03373 m/s²


Nehmen wir an, meine Masse beträgt 100kg, dann ist

F = 100kg * 0,03373 m/s² = 3,373 Newton


Die Kraft, mit der die Erde mich anzieht, ist etwa

Gewicht = m * g

G = 100 kg * 9,8 m/s²

G = 980 N


Davon werden also 3,373 N verwendet, um mich auf der Kreisbahn zu halten.

Diese 3,373 N drücken mich nicht gegen den Boden. Ich (und meine Waage) spüre sie nicht als Gewicht.


Wegen der Erddrehung wiege ich also nur 980 N - 3,373 N = 976,627 N


Wenn die Erde sich nicht mehr dreht steigt mein Gewicht auf 980 N.


Das ist ein Zuwachs von

980 / 976,627 - 1 = 0,00345 = 0,345/100 = 0,345%


Also Antwort E.


GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

Aufgabe 6)


v = 50 km/h = 50/3,6 m/s = 13,89 m/s

Die Fahrbahn muss mich horizontal zum Kurvenmittelpunkt drücken mit der Kraft

Fz = m * v² / r

Ausserdem muss sie auf mich eine Kraft nach oben ausüben, welche die Schwerkraft kompensiert.

Fs = m * g = m * 9,81 m/s²


Fz und Fs addieren sich zu einer Kraft, welche senkrecht auf der Fahrbahn steht, denn nur in diese Richtung kann eine Ebene ohne seitliche Reibung eine Kraft ausüben.

Der Winkel zwischen Fahrbahn und Erdoberfläche (hier bräuchte man eine Zeichnung) ist also

alpha = ATAN(Fz / Fs)

alpha = ATAN(v²/(r*9,81m/s²))

alpha = 21,47°


GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

Aufgabe 7)


Archimedes:

Die Auftriebskraft besitzt den gleichen Betrag wie das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit.


Wenn bei einem Zusatzgewicht von 800N das Floß noch schwimmt, dann hat sich also die Auftriebskraft um 800N vergrößert.


Das Gewicht des verdrängten Wassers ist damit 800N.


Seine Masse ergibt sich aus

G = m * g

800N = m * 9,81N/kg

m = 81,55kg


Das Volumen dieses verdrängten Wassers ist

81,55Liter = 81,55dm³ = 81550cm³ = 81550000mm³


Für dieses Volumen V gilt

V = Fläche * 8mm

81550000mm³ = Fläche * 8mm

Fläche = 10193750mm² = 101937,5cm² = 1019,375dm² = 10,19375m²


GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

Aufgabe Cool


Aus einer früheren Aufgabe kennen wir den Erdradius

re = 6378100m


Freiburg bewegt sich auf einem Kreis vom Radius rf

rf = re * cos(48°)

rf = 4267782m


Der Umfang dieses Kreises ist

U = 2 * r * Pi

U = 26815265m


Diese Strecke legt Freiburg in 24 Stunden zurück mit der Geschwindigkeit

v = U / 24h

v = 310,36m/s


GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

Aufgabe 9)


Die Temperatur sinkt von 298,15K auf 283,15K.

Dabei sinkt das Heliumvolumen auf 283,15/298,15 = 0,9497 = 94,97% seines "Warmwertes".

Es werden also nur noch 94,97% des Luftvolumens verdrängt im Vergleich zu vorher.

Allerdings ist diese Luft nun kälter und damit dichter als zuvor.

Da sich alle idealen Gase bei Abkühlung gleich verhalten, besitzt die nun verdrängte Luftmenge die gleiche Masse wie zuvor.

Dies bedeutet, dass sich der Auftrieb nicht ändert.


GRUSS, DK2ZA

[mops]

WOW!!!! vielen vielen lieben Dank! das war großartig und hat mir wirklich sehr weiter geholfen!!!
Leider habe ich schon wieder viel zu viele Aufgaben gefunden, die ich nicht lösen kann....
Ich bedanke mich wirklich vielmals bei Ihnen, es ist toll, dass es noch menschen gibt, die gerne helfen!
DANKE DANKE DANKE

[mops]

Hier noch ein paar der mich quälenden Aufgaben:

Aufgabe 10) (ich glaube ich habe einfach die Sache mit den Gasen noch nicht richtig begriffen)

Wie groß ist die Dichte von Helium (Atommasse 4) bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 100000 Pascal?
A 0,179 kg/m³
B 0,357 kg/m³
C 0,00000166 g/cm³
D 1,66 g/l
E 0,166 kg/m³

Allgemeine Frage: unter welchen Bedingungen ist ein Gas ideal????

[mops]

Aufgabe 11)
Wie viele rote Blutkörperchen muss man zählen, um ihre Konzentration auf etwa 1% genau zu bestimmen?
A 1000000
B 10000
C Das hängt von der Verdünnung ab.
D 1000
E 100