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Lösen von Aufgaben in Technik und Physik
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Vorgehen beim Lösen einer Aufgabe in Technik und Physik.
1.1
Aufgabentext lesen Ein Netzteil gibt eine Gleichspannung von U=12V ab. Ein Widerstand mit R = 1kΩ wird an das Netzteil angeschlossen. Berechne die Größe des durch den Widerstand fließenden Gleichstroms I.
1.2
Skizze anfertigen, gegebene Größen einzeichnen I U 12V
G
1.3
R 1kΩ
Zur Verfügung stehende Formeln angeben Ohmsches Gesetz:
R=
1.4
Formel nach der gesuchten Größe auflösen R∗I=
I=
(Beide Seiten mit I multiplizieren)
U∗I I
R∗I U = R R
1.5
U R
(I rechts kürzen) (Beide Seiten durch R teilen) (R links kürzen) (gesuchte Größe steht links)
Werte einsetzen 10V 10V I= = =0,01 A 1kΩ 1000Ω
1.6
(1k = 1000 = 103)
Ergebnis in wissenschaftlichen Zehnerpotenzen angeben I = 10mA
1.7
U I
(1m = 1/1000 = 0,001 = 10-3)
Ergebnis unterstreichen, evtl. Antwortsatz. Durch den Widerstand fließt ein Gleichstrom von 10mA.
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Übungen: Vorgehen beim Lösen von Aufgaben Lösen Sie die Aufgaben. Gehen wie bei der Musteraufgabe vor.
2.1.1
Eine Fahrrad-Lampe mit der Nennleistung P = 2,4W wird an einen Dynamo angeschlossen, der die Spannung U = 6V abgibt Berechne den durch die Lampe fließenden Strom I. Anleitung: P = U * I
2.1.2
Der ICE fährt die Strecke s = 131 km von Karlsruhe nach Freiburg mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von v = 38,3m/s (137,9 km/h). Welche Zeit benötigt der ICE? Gib die Zeit in Minuten an. Anleitungen: v = s / t
2.1.3
Durch einen Widerstand mit R = 4,7kΩ fließt ein Strom von I = 310mA. Welche Spannung leigt an dem Widerstand an? Anleitung: R = U / I.
2.1.4
An einen Generator, der 5V abgibt, sind 2 Widerstände in Reihe angeschlossen. Am Widerstand R1 liegt eine Spannung von U1 = 2V an. Der Widerstand R2 gibt eine Leistung von 1W ab.
2.1.5
■
Berechne den Gesamtstrom und die Spannung am Widerstand R2
■
Welche Leistung gibt der Widerstand R1 ab?
■
Welchen Widerstandswert hat R1?
■
Anleitungen: R1= U1/I1, R2= U2/I2, Rges= Uges/Iges, P1 = U1*I1, P2 = U2*I2, Pges = Uges*Iges Rges, Rges = R1 + R2, Pges = P1 + P2, Uges = U1 + U2, Iges = I1 = I2
Ein PKW beschleunigt auf einer Strecke von 150m von 0 auf 108 Wie groß ist die Beschleunigung a des PKW (in
m ) s2
km . h
und wie lange benötigt er für den Beschleunigungsvorgang? Anleitungen: F = m*a; v=a*t; 2.1.6
1 s s= ∗a∗t 2 (Es gilt nicht: v= das sich v ändert.) 2 t
Eine Kugelschreiberfeder wird auf dem Mond durch Anhängen einer Masse m von 1 kg um Δs = 3,2cm gedehnt.
N )? cm
■
Wie groß ist die Federkonstante D der Feder (in
■
Wie weit wird diese Feder durch Anhängen vin 1kg auf der Erde gedehnt? Überlege, ob dieses Ergebnis sinnvoll ist!
■
Anleitungen: Kraft F = m * g (Gewichtskraft) Kraft F = D* Δs (Federkraft) gMond = 1,6
N kg
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gErde = 9,8
N kg
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2.2
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s-t-Diagramm, v-t-Diagramm Stelle dir vor, du fährst um 9 Uhr von Karlsruhe ins 200km entfernte Basel. Bis Rastatt (20km) benötigst du 10 Minuten. Anschließend fährst du mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100km/h und bist um 9:34 in Offenburg. Aufgrund einer Baustelle stehst du anschließend 15 Minuten im Stau. Durch die 6km lange Baustelle kannst du nur mit einer Geschwindigkeit von 60km/h fahren. Für die nächsten 64km bis Freiburg benötigst du 30 Minuten.
2.2.1
Berechne Strecke, Zeit und Geschwindigkeit für jeden Streckenabschnitt und zeichne ein v-t-Diagramm und ein s-t-Diagramm. Ort
s in km
∆s in km
∆t in min
v in km/h
Uhrzeit
2.2.2
Mit welcher Geschwindigkeit musst du den Rest der Strecke (auf freier Strecke) fahren, damit du um 11Uhr in Basel ankommst?
2.2.3
Diskutiere: Die gegebene Abfolge und die Diagramme stellen idealisierte Verläufe dar. Wie sieht im Gegensatz dazu wohl ein reales Diagramm aus, wie man es z.B. bei einem Fahrtenschreiber erhält?
2.2.4
Wie groß war deine Durchschnittsgeschwindigkeit?
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