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Physik
Aufgaben zum Jahrgangsstufentest Mechanik 2
7. Klasse
1. Konstante Geschwindigkeit / Durchschnittsgeschwindigkeit 1 a) Ein Fahrzeug F1 fährt mit der konstanten Geschwindigkeit 40,0 fährt immer mit 25,0
m . Das Fahrzeug F2 s
m . Beide Fahrzeuge fahren in dieselbe Richtung. F1 ist anfangs 100m s
hinter F2. Ermittle rechnerisch, wie viele Meter F1 pro Sekunde mehr zurücklegt als F2! Kurze Begründung! (Ersatzergebnis: 30m) Berechne, wie lange es dauert, bis F1 200m Vorsprung vor F2 hat! Lösung begründen!
b) Nun fährt F1 mit der konstanten Geschwindigkeit 35,0
m . F2 fährt ebenfalls mit s
konstanter Geschwindigkeit. Diese hat aber einen anderen Wert als in 6a). Ansonsten gelten die Angaben aus 6a. Die Zeit, bis F1 200m Vorsprung gegenüber F2 hat, ist kleiner als in 6a. Gib eine mögliche Geschwindigkeit von F2 an (ohne Begründung)!
2 a) Der Weltrekord im 100 m-Lauf von Usain Bolt liegt bei 9,58 s. Berechne seine Durchschnittsgeschwindigkeit und gib das Ergebnis in
b) Seine Höchstgeschwindigkeit von 12,2
km an! h
m konnte Usain Bolt bei seinem Rekordlauf 30 m s
lang halten. Ermittle rechnerisch, wo der Weltrekord läge, wenn Usain Bolt die gesamten 100 m mit seiner maximalen Geschwindigkeit laufen könnte!
3) Zwei Autos sind 30 km voneinander entfernt und fahren sich entgegen (siehe untere Abbildung). Auto 1 fährt 60 pro Minute? Begründe!
km km und Auto 2 fährt 90 . Um welche Strecke nähern sie sich h h
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Auto 1
30 km
7. Klasse
Auto 2
2. Beschleunigung 1) Ein PKW beschleunigt von 0 auf 100
km in 8,5s. Berechne die Beschleunigung und gib h
das Ergebnis in an!
2) Ein PKW beschleunigt mit 3,5
m s
2
von 20,0
m m auf 50,0 . Berechne die Dauer der s s
Beschleunigungsphase!
3) Ein Fahrzeug fährt mit 10,0
m m . Dann beschleunigt es 7,2 s lang mit 2,4 2 . Bestimme s s
rechnerisch die Endgeschwindigkeit nach der Beschleunigungsphase!
4) Ein PKW fährt mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Landstraße. Vor dem Auto springt ein Reh auf die Straße, sodass der Fahrer das Auto abrupt von 108
km km auf 36 abbremsen muss. Die Beschleunigung beträgt dabei a = h h
Berechne die für diesen Bremsvorgang benötigte Zeitspanne! Gib das Ergebnis in der Standardeinheit an!
3,8
m s2
.
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3. Kraft / Newton 1) Ein Auto ( m = 1000kg) startet aus der Ruhe. Die Stärke der beschleunigenden Kraft beträgt 2,5 kN. Das Auto erreicht am Ende der Beschleunigungsphase die Geschwindigkeit 30
m s
Berechne, wie lange der Beschleunigungsvorgang dauert! 2) Im Unterricht wurden bei der Definition der physikalischen Größe „Kraft“ vier Wirkungen einer Kraft aufgezählt. Nenne drei dieser Wirkungen!
3 a) Zwei Kräfte sind im Gleichgewicht. Dann wurden im Unterricht 3 Eigenschaften dieser Kräfte formuliert. Gib diese 3 Eigenschaften an! b) Nenne zwei wesentlich verschiedene Situationen, bei denen Kräftegleichgewicht herrscht. Ohne Begründung!
4) Anna und Bernd stehen sich auf Skateboards gegenüber und haben jeweils ein Ende eines Seils in der Hand. Anna ist leichter als Bernd. Zunächst sind beide Personen in Ruhe. Nun zieht Bernd, während Anna das Seil fest in der Hand hält. Dadurch bewegen sich beide Skateboards. Die Reibung soll Anna vernachlässigt werden.
Bernd
a) Wer wird stärker beschleunigt? (Genaue Begründung) b) Anna lässt während der Bewegung das Seil los. Wie bewegen sich beide Skateboards weiter, bevor sie zusammenstoßen? (Genaue Begründung)
5) Eine Rakete bewegt sich im Weltall beschleunigt fort, indem Gase ausgestoßen werden. Erkläre diese Fortbewegung mit Hilfe des 3.Newton’schen Gesetzes!
6 a) Zwei Traktoren ziehen an einem Baum mit den Kräften F1 bzw. F2 ( siehe nachstehende Zeichnung). Bestimme dort zeichnerisch die Ersatzkraft der beiden Kräfte! (Die einzelnen Lösungsschritte müssen klar erkennbar sein!)
F1
Baum
F2
Gib die Stärke dieser Ersatzkraft in kN an! (2cm entsprechen 1kN)
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b) Beschreibe kurz, wie die Stärke der Ersatzkraft erhöht werden kann, ohne dass die Stärken der beiden Traktorkräfte verändert werden! (Ohne Begründung)
7) Zwischen zwei Hauswänden ist eine Laterne mit zwei Stahlseilen befestigt. Jedes der Seile zieht mit einer Kraft von 500N an der Laterne. Zeichne die Seilkräfte in die untenstehende Zeichnung maßstabsgetreu ein (1cm entspricht 100N), ermittle zeichnerisch die Ersatzkraft und gib die Stärke der Ersatzkraft an!
Seil
S e il
1
Laterne
8) Ein Klotz liegt auf einem Tisch. Dadurch verbiegt sich etwas der Tisch. Im Unterricht wurden daher in der nebenstehenden Skizze 3 Kräfte eingezeichnet. Zeichne diese Kräfte ein. Nenne die gemeinsame Eigenschaft dieser drei Kräfte! Begründe diese gemeinsame Eigenschaft!
Klot
2
