Mech1 Flashcards
1
Q
Welche Teilbereiche der Physik gibt es?
A
Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik, Wärmelehre, Kern- und Quantenphysik
2
Q
Welche Eigenschaft teilen alle Stoffe?
A
Sie dehnen sich beim Erwärmen aus.
3
Q
Warum vergrößert sich der Abstand unter den Teilchen eines Stoffes bei Erwärmung?
A
Da die Eigenbewegung der Teilchen steigt und somit auch die wechselseitigen Stöße unter den Teilchen, die zu größeren Abständen führen.
4
Q
Was passiert beim Übergang zwischen dem flüssigen und gasförmigen Aggregatzustand hinsichtlich des Teilchenmodells?
A
Durch die zunehmende Erwärmung steigen die Abstoßungskräfte der Teilchen, und somit auch deren Abstände, über einen Schwellwert, sodass der Zusammenhalt unter den Teilchen nicht mehr besteht. Die Teilchen werden dann gänzlich frei und bewegen sich unabhängig voneinander im Raum. Sie stoßen sich aber weiterhin voneinander ab.
5
Q
Was kann mit einem Atom einer Flüssigkeit passieren, welches sich dicht an der Oberfläche befindet?
A
Es kann den Anziehungskräften der benachbarten Teilchen aufgrund seiner relativ intensiven Bewegung “entkommen”.
6
Q
Bei welcher Temperatur liegt der absolute Nullpunkt?
A
-273.14 °C
7
Q
Was sind flüchtige Stoffe? Nenne drei Beispiele.
A
Stoffe, die relativ schnell verdunsten z.B. Alkohol, Aceton und Benzin.
8
Q
Welche der Grundformen des Gleichgewichts gibt es?
A
9
Q
Was beschreibt die Statik?
A
Beschreibung d. Gleichgewichts (Erklärung des Verhaltens ruhender Körper).
10
Q
Was beschreibt die Kinematik?
A
Beschreibung versch. Bewegungen und deren Entwicklung.
11
Q
Was deckt die Dynamik in der Physik ab?
A
Die Lehre von den Kräften (Beschreibt die Ursache von Bewegung).
12
Q
Was ist eine Messung?
A
Anweisungen, mit deren Hilfe jeder andere an jedem Ort zur gleichen Bewertung der gleichen Erscheinung kommt.
13
Q
Aus was ergibt sich eine Messung?
A
Vergleich der zu messenden Größe mit einer Maßeinheit.
14
Q
Was ist die Grundeinheit der Länge?
A
Meter (m)
15
Q
Was ist die Grundeinheit der Zeit?
A
Sekunde (s)
16
Q
Wie lassen sich folgende Formeln noch ausdrücken?
- 2345 = 2,345* · 1000
- 0,002345 = 2,345* · 1/1000
A
2,345 · 10³
2,345 · 10⁻³
17
Q
Benenne die fehlenden Größen:
A
18
Q
Welchen sieben Basisgrößen gibt es, und wie nennt sich dieses Maßsystem?
A
SI-System.
Länge, Masse, Zeit, Elektrische Stromstärke, Temperatur, Beleuchtungsstärke, Stoffmenge.
19
Q
Ergänze die fehlenden Werte.
A
20
Q
Wann werden optische Messverfahren sinnvoll?
A
Wenn Bruchteile von einem Millionstel eines Millimeters gemessen werden müssen.
21
Q
Nenne zwei Messwerkzeuge der Feinmechanik.
A
Messschieber und Mikrometerschraube
22
Q
Erkläre den Aufbau und die Funktion eines Messschiebers.
A
Messinstrument, auf dessen Längenmaßstab ein Schieber sitzt, auf dem ein 9 mm langer Bereich durch Striche in zehn gleich große Teile geteilt ist.
Diese Einteilung ermöglicht eine Messgenauigkeit bis auf einen Zehntelmillimeter.
Hierzu werden die Markierungen auf dem Schieber mit denen der Millimeterskala verglichen; die “Nummer” des Teilstrichs in der Neunerteilung, der sich mit einem Teilstrich der Millimeterskala deckt, bestimmt die Anzahl der zuzurechnenden Zehntel.
23
Q
Erkläre den Aufbau und die Funktion einer Mikrometerschraube.
A
Die Mikrometerschraube gestattet eine Längenmessung mit einer Genauigkeit von einem Hundertstelmillimeter, wobei jedoch die Gesamtlänge des zu messenden Gegenstandes noch mehr als beim Messschieber begrenzt ist.
Die Mikrometerschraube besteht aus einem sehr formstabilen Metallbügel, an dessen einem Ende ein Anschlagzapfen befestigt ist. Auf der anderen Seite des Bügels befindet sich ein durchgehendes Gewindeloch, in dem sich eine Feingewindeschraube drehen lässt. Sie ist so geschnitten, dass sie sich bei einer Umdrehung um einen Millimeter vorwärts bewegt.
Diese Vorwärtsbewegung lässt sich auf einer am Bügel befindlichen Millimeterskala ablesen.
Gleichzeitig ist der Umfang der Stellschraube in 100 gleiche Teile geteilt. Dreht man diese Schraube um einen Teilstrich ihrer Umfangsteilung weiter, so bewegt sich ihr vorderes Ende um einen Hundertstelmillimeter vor oder zurück, je nach Drehrichtung.
24
Q
Welche wichtige Eigenschaft besitzt die Masse eines Körpers?
A
Sie ist ortsunabhängig.
25
Nenne zwei Messwerkzeuge, mit denen sich die Masse bestimmen lässt.
Balken- und Federwaage.
26
Wie kam ursprünglich die Zeiteinheit **Jahr** und **Monat** zu stande?
Die Zeitspanne, die zwischen zwei exakt gleichen Sonnenständen verstreicht, bezeichnete man als **Jahr** und benutzte die Tatsache, dass sich der Mond innerhalb dieser Zeit zwölf mal in voller Größe zeigt, als Grundlage für die Festlegung des **Monats**.
27
Wieviele Tage besitzt ein Schaltjahr?
366 Tage (29. Februar als zusätzlicher Tag)
28
Wie oft treten Schaltjahre auf?
Jedes vierte Jahr ist ein Schaltjahr, wobei in jeweils 400 Jahren, drei von diesen Schaltjahren ausfallen.
Es handelt sich dabei um die Jahre, deren Jahreszahl auf 00 endet und bei denen die Zahl aus den beiden ersten Ziffern der Jahrezahl nicht durch vier teilbar ist.
29
Wie nennt man einen Vorgang in der Natur, in denen sich bestimmte Abläufe in regelmäßigen Abständen wiederholen?
**periodisch**
30
Wie funktioniert eine Pendeluhr vereinfacht dargestellt?
Welches Problem besitzen solche Uhren hinsichtlich der Genauigkeit?
Es handelt sich hier um ein sich hin- und herdrehendes Metallscheibchen, das durch die Kraft einer Feder und einen Mechanismus in Gang gesetzt wird. Dieses bezeichnet man als **Unruh**.
Sie sind **ortsabhängig**, da die Bewegung des Pendels von der Erdanziehung abhängig ist.
31
Nenne ein Beispiel für einen Schwingungsvorgang, der komplett **ortsunabhängig** ist.
z. B. das **Schwingen eines Quarzstabes**, wenn eine elektrische Spannung an ihn angelegt wird. Diese Schwingung erfolgt mit großer Präzision und wird in den Ihnen bekannten **Quarzuhren** ausgenutzt.
Immer dann, wenn eine bestimmte Anzahl von Schwingungen abgelaufen ist, wird ein Impuls abgegeben, der den Sekundenzeiger eine Sekunde vorrücken lässt.
32
Was ist die derzeit genauste Methode Zeit zu berechnen?
Nenne ein Beispiel und einen Einsatzzweck.
Messung der Schwingungszeiten bei Vorgängen im **atomaren Bereich** z.B. einer "Sorte" des chemischen Elements **CAESIUM**, welches nach Energiezufuhr u.a. eine Infrarotstrahlung mit einer bestimmten Frequenz emittiert.
Mit dieser hochfrequenten Schwingung werden Atomuhren so synchronisiert, dass sie in 1 000 000 Jahren nur eine Sekunde falsch gehen können.
33
Eine physikalische Größe umfasst eine __ und eine
\_\_.
Eine physikalische Größe umfasst eine Maßzahl und eine Maßeinheit.
34
Nennen Sie die drei Grundgrößen der Mechanik und beschreiben Sie, wodurch sie festgelegt sind.
Die drei Grundgrößen sind **Masse**, **Länge** und **Zeit**.
Das **Kilogramm** ist durch das URKILOGRAMM, der **Meter** durch den 299 792 458-ten Teil der Strecke, die das Licht im Vakuum in einer Sekunde zurücklegt, und die **Sekunde** durch eine bestimmte Anzahl von Schwingungen eines Atoms festgelegt.
35
Erläutere die Formel zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines sich gleichförmig bewegenden Körpers.
Die Geschwindigkeit **v** eines sich gleichförmig (d. h. weder beschleunigten noch gebremsten) bewegenden Körpers ist der Quotient aus zurückgelegter Strecke **s** und der dafür benötigten Zeit **t**:
36
Was bedeutet *dim* in folgender Formel?
Die Kurzform dim steht für Dimension und bedeutet in diesem Zusammenhang: **Maßeinheit**.
37
Was muss man beim Auflösen von Formeln bzgl. der **Formelzeichen** und **Einheiten** beachten?
Wenn eine oder mehrere Formeln nach einer bestimmten Größe aufgelöst werden müssen, so führen Sie bitte die gesamte Rechnung zunächst mit Formelzeichen durch. Verzichten Sie während der Rechnung unbedingt darauf, einige oder alle der gegebenen Größen einzusetzen.
Dies darf, um Verwechslungen zu vermeiden, erst dann geschehen, wenn der allgemeine Teil der Rechnung abgeschlossen ist. Widerstehen Sie bitte dieser Versuchung auch dann, wenn Sie den Eindruck haben, durch frühzeitiges Einsetzen werde die Rechnung anschaulicher. Dies ist nicht der Fall!
38
Warum ist folgende Schreibweise einer Größeneinheit korrekt?
Erklärt sich aus der Rechenregel für Potenzen:
39
Stelle folgende Formel so um, das *t* ermittelt werden kann.
40
Erkläre, warum die Gleichung rechts der Gleichung links entspricht.
Die Einheit *m* durch die Einheit m/s geteilt.
Hierzu muss die aus der Bruchrechnung bekannte Regel angewendet werden, die besagt, dass man durch einen Bruch teilt, indem man mit dem Kehrwert des Bruchs multipliziert.
41
Erkläre den Begriff **Dimensionskontrolle**.
Man setzt nicht die Größen, sondern nur ihre Einheiten in die hergeleitete Formel ein. Dabei muss sich die gesuchte Einheit ergeben.
42
Wie sollte man mit dem **Runden** sinnvollerweise umgehen?
**Man sollte auf einen physikalisch sinnvollen Wert runden.**
*Bei einer Zeitberechnung sollte man sich z.B. auf die Angabe von Hunderstelsekunden beschränken, da eine höhere Genauigkeit mit herkömmlichen Methoden ohnehin nicht erzielt werden kann.*
43
Wie wird 1 kmh⁻¹ in ms⁻¹ umgerechnet?
44
Wie sollte mit gegebenen Größen, die im Nachgang umgerechnet werden müssen (z.B. 100 kmh⁻¹ in ms⁻¹), umgegangen werden?
Der umgerechnete Werte sollte direkt unter der Rubrik "Gegeben" verwendet werden.
45
Welche einfache, zweischrittige **Merkregel** gibt es, die bei der Umwandlung von Flächen- und Volumeneinheiten angewendet werden kann?
Um wie viele Stellen müsste ich das Komma verschieben, wenn ich mir die beiden Einheiten als Längeneinheiten vorstellen würde?
Das, was bei der entsprechenden Längenumrechnung geschehen würde, führe ich so oft aus, wie es der Exponent angibt.
46
Wende die zweischrittige **Merkregel** zum Umwandeln von Flächen- und Volumengrößen auf folgendes Beispiel an:
*134 mm*² *= ... km*²
47
Nach welcher Methode hinsichtlich der gegebenen Größen sollte man eine Aufgabe lösen, bevor man die gegebenen Werte einsetzt?
Man sollte die gegebenen Größen stets in die jeweiligen Grundeinheiten umrechnen.
48
Wie lassen sich die Wirkungen von Kräften einteilen?
Erläutere jeweils genauer und nenne ein Beispiel.
**Kraft bewirkt Verformung**
Betroffener Körper nimmt seine alte Form wieder an, wenn die Wirkung der Kraft endet. Solche Körper heißen **elastisch** (Spiralfeder, Gummizug).
Wenn der betroffene Körper seine neuangenomme Form behält, wird er als **unelastisch** oder **plastisch verformbar** bezeichnet (Knetgummi).
**Kraft bewirkt die Änderung eines Bewegungszustandes**
Beschreibt gleichermaßen Beschleunigungen, Bremsvorgänge und Richtungswechsel. Dabei ist unerheblich, ob sich der Körper bereits bewegt hat oder nicht (Apfel fällt vom Baum).
49
Ergänze:
## Footnote
*..., wenn sich der Bewegungszustand eines Körpers verändert.*
Eine Krafteinwirkung liegt immer dann vor, wenn sich der Bewegungszustand eines Körpers verändert.
50
Ergänze:
## Footnote
*Die [...], mit der eine Masse von m = 1 kg von der Erde angezogen wird, ist ungefähr [...].*
Die **Kraft**, mit der eine Masse von m = 1 kg von der Erde angezogen wird, ist ungefähr **Fg = 9,81 N**.
51
Ergänze:
## Footnote
*Eine Masse von m = 100 g erfährt auf der Erde eine [...] von ungefähr [...].*
Eine Masse von m = 100 g erfährt auf der Erde eine **Gewichtskraft** von ungefähr **Fg = 1 N**.
52
Weshalb verwendet man bei der Auswirkung von Kräften auf Körper das Verb "erfährt" und nicht "hat"?
Um darauf hinzuweisen, dass die **Gewichtskraft** keine direkt mit dem Gegenstand **verknüpfte** **Eigenschaft** ist, sondern erst aus dem **Aufenthalt** **der** **Masse** in einem **Schwerefeld** **entsteht**.
53
Was lässt sich hinsichtlich der wirkenden Kräfte sagen, wenn ein Körper in seinem Bewegungszustand verharrt?
Die Summe aller Kräfte (Gewichts- und Gegenkräfte) ist **gleich Null**.
54
Welches Grundprinzip beschreibt Newton hinsichtlich der Wirkung von Kräften?
Jede Kraft erzeugt eine zu ihr entgegengesetzt gleich große Kraft (*action = reactio*).
55
Beschreibe den Vorgang eines fallenden Apfels hinsichtlich der auf den Apfel wirkenden Kräfte.
Auf die **Gewichtskraft** des Apfels wirkt während des Falls eine entgegengesetzte Kraft die gleich groß ist.
Diese Kraft wird als **Trägheitskraft** bezeichnet; träge bedeutet hierbei, dass sich der Körper **Bewegungsveränderungen widersetzt**.
Die bei einer Bewegungsveränderung auftretenden Trägheitskräfte hängen von der **Masse des betreffenden Körpers** und der **Intensität der Bewegungsänderung** ab.
Da sich Gewichtskraft und Trägheitskraft gegenseitig aufheben, entsteht aus der "**Wahrnehmung** des Apfels" heraus entsteht ein Gefühl von Schwerelosigkeit.
56
Welche Vorraussetzung muss gegeben sein, damit sich ein Körper im **freien Fall** befinden kann?
Der Körper muss durch einen **luftleeren Raum** fallen.
57
Was passiert hinsichtlich der Kräfte bei einem **freien Fall**?
Die Trägheitskraft beim freien Fall hat den **gleichen** Betrag wie die Gewichtskraft.
Die beiden Kräfte heben sich in der Wahrnehmung desjenigen, der frei fällt, gegenseitig auf!
58
*Eine Person hält eine Waage, die mit einem Gegenstand belastet ist, in der Hand und springt von einem 3-Meter-Turm.*
Welchen Wert zeigt die Waage während des Falls an und warum?
Während des Fallens ist die Anzeige der Waage **(fast) Null**.
Der Gegenstand auf der Waage, die Waage und auch die Person selbst befinden sich in einem **gewichtslosen** Zustand, da die Gewichtskräfte bei der Beschleunigung nach unten (dem Fall) **entgegengesetzt** (nach oben) wirkende Trägheitskräfte erzeugen, die **gleich groß** sind.
Dadurch heben sich die Gewichtskräfte und die Trägheitskräfte gegenseitig auf und es entsteht eine **Schwerelosigkeit**.
59
*Schwerelosigkeit lässt sich auf der Erde durch den Aufenthalt in einem frei fallenden Käfig simulieren.*
Welche Probleme treten hierbei auf?
- Die Trägheitskräfte sind während der **starken Bremsung** recht groß und könnten zu Zerstörung der Kabine führen
- Die auftretende **Luftreibung**, die bei hohen Geschwindigkeiten entsteht, verhindert den Eindruck von **völliger** Schwerelosigkeit, da sich die Kabine nicht in einem freien Fall befindet, weil die Fallgeschwindigkeit wegen des zunehmenden Luftwiderstandes immer langsamer wächst
60
Nenne ein Beispiel, bei dem der Zustand der Schwerelosigkeit **hilfreich** sein kann.
Wenn eine Flüssigkeit, in der Teilchen mit untersch. Masse vorhanden sind, **ideal** durchgemischt werden soll.
Durch die **Erdanziehung** wirken unterschiedlich starke **Gewichtskräfte** auf die Teilchen und sie werden so nicht ideal durchgemischt.
In der Schwerelosigkeit würde man diesen Effekt wegen der **fehlenden** **Gewichtskräfte** nicht beobachten.
Bestimmte Experimente werden deshalb auch in **Raumstationen** durchgeführt.
61
*Ein bis zum Rand mit Wasser gefülltes Glas wird zu Boden fallen gelassen.*
Was ist hinsichtlich des Wasserspiegels zu beobachten und warum?
Das Wasser **verharrt** während des Falls im Glas, da durch die Beschleunigung (Gewichtskraft) Trägheitskräfte erzeugt werden, die gleich groß mit den Gewichtskräften sind und sich so gegenseitig aufheben.
Das Glas und das Wasser fallen dadurch gleich schnell.
62
Welche Eigenschaft besitzen alle Körper im **freien Fall** durch ein **Vakuum**?
Sie fallen, unabhängig von ihrer Masse, **gleich schnell**.
63
Warum fällt eine Feder langsamer als eine Stahlkugel?
In welchen Fall wäre das nicht so?
Die **Luftreibung** übt auf massenarme Körper (Feder) mehr Einfluss aus als auf massenreiche Körper (Stahlkugel). Somit wird eine Feder stärker "abgebremst".
In einem Vakuum würden beide Körper gleich schnell fallen.
64
Unter welcher Bedingung **fällt** ein Körper **um** und wann hält er sein **Gleichgewicht**?
Solange der **Schwerpunkt** eines gekippten Körpers **über** seiner **früheren Unterstützungsfläche** bleibt, kippt der Gegenstand nicht von alleine weiter; lässt man ihn los, so kippt er zurück.
Liegt der Schwerpunkt nicht mehr (in senkrechter Linie) über dieser Fläche, so endet das **stabile** **Gleichgewicht**, und der Körper **fällt um**.
65
Eine Mannschaft mit 20 gleich starken Teilnehmern macht Tauziehen.
Wann reißt das Seil eher?
a) Wenn 10 Teilnehmer an je einer Seite in entgegengesetzte Richtung ziehen
b) Wenn das Seil an einer Seite festgebunden wird und an der freien Seite 10 von diesen 20 Teilnehmern ziehen
Die beiden Fälle unterscheiden sich, bezogen auf die Kräfte, **nicht**: in dem Fall, in dem an jeder Seite 10 Teilnehmer ziehen, bringt die eine Seite nur die **Gegenkraft** zur jeweils anderen Seite auf. **Das kann aber auch die Wand!**
66
Was passiert allgemein gesprochen beim **Hochheben** eines Gegenstandes hinsichtlich der Arbeit und Energie?
Beim Hochheben wird der **Energiezustand** des Körpers verändert und es wird **Arbeit verrichtet**.
67
Ergänze:
## Footnote
* [...] ist als Energie [...]*
* Arbeit ist [...]*
Arbeit ist als Energie speicherbar.
Arbeit ist freigesetzte Energie.
68
Nenne Beispiele für die Verrichtung von Arbeit und die beteiligten Energieformen. (3)
Ein Tauchsieder verwandelt elektrische Energie in Wärmeenergie.
Eine Dynamitexplosion setzt chemische Energie in mechanische Energie und Wärmeenergie um.
Eine Dampfmaschine verwandelt Wärmeenergie in mechanische Energie.
69
Nenne für folgende Beispiele die Bezeichnung der Arbeit, die verrichtet wird, und die Energieform, die anschließend "gespeichert" wird:
- Hochheben eines Körpers
- Spannen einer Feder
- Zusammenstoß zweier Autos
- Hubarbeit (von Heben); Lageenergie
- Spannarbeit; Spannenergie
- Verformungsarbeit; Bewegungsenergie \< kam von Beschleunigungsarbeit
70
Ein Ball rollt von einem Hügel herab und einen zweiten Hügel wieder hinauf. Erkläre welche Formen von **Arbeit** verrichtet werden und welche **Energieformen** beteiligt sind.
Am Anfang war der Ball in **Ruhe**. Da er sich aber über der Senke befand, hatte er (woher auch immer) in Bezug auf diese Senke **Lageenergie**.
Während des **Hinabrollens** hat er vermöge dieser Lageenergie – sie wird auch, ebenso wie die **Spannenergie**, als **potenzielle Energie** bezeichnet – an sich selbst **Beschleunigungsarbeit** verrichtet.
Diese Arbeit führte zu **Bewegungsenergie**, die zu dem Zeitpunkt, als sich der Ball am tiefsten Punkt seiner Bahn befand, am größten war. Der Ball hatte zu diesem Zeitpunkt in Bezug auf die Senke gar keine **Lageenergie** mehr, da er sich selbst in der Senke befand.
Die in ihm nun vorhandene **Bewegungsenergie** verleiht ihm die Fähigkeit, den zweiten Hügel wieder heraufzurollen.
Vom energetischen Standpunkt aus betrachtet, hat er die **Bewegungsenergie** in **Hubarbeit** umgesetzt, die zu neuer **Lageenergie** bei gleichzeitigem Verlust seiner **Bewegungsenergie** geführt hat: er bleibt auf dem zweiten Hügel liegen.
71
Warum wechseln sich **Arbeiten** und **Energie** in der Regel stets kontinuirlich ab?
Weil jede **Energieumwandlung** durch die **Verrichtung von Arbeit** geschieht.
72
Wie nennt man einen aus energetischer Sicht geschlossenen Prozess, der sich ständig wiederholt?
Einen periodischen Vorgang.
73
Nenne ein Beispiel für einen periodischen Vorgang aus energetischer Sicht und erläutere.
**Schwingung eines Fadenpendels**: Einmal angestoßen, pendelt es immer hin und her.
Dabei durchläuft es immer wieder die gleichen Energiezustände. Eine volle Schwingung des Pendels (d. h. einmal hin und her) wird durch eine **doppelten Umlauf** in dem **abgebildeten Energiekreislauf** beschrieben.
74
Wie ist die **physikalische Arbeit** definiert?
Die **Arbeit W** ist das Produkt aus dem **zurückgelegten Weg s** und der **Kraft F**, die entlang dieses Weges **in Wegrichtung** aufgewendet worden ist:
*W = F · s*
Die Maßeinheit der Arbeit W ist das **NEWTONMETER (Nm)**, oder abgekürzt, das **JOULE (J)**.
*dim W = Nm = J*
75
Welche Arbeit W ist nötig, um eine Waschmaschine der Masse m = 230 kg in den vierten Stock, der h = 12 m über der Strasse liegt, zu transportieren?
76
Auf einer ebenen Fläche liegen 10 würfelf.rmige Klötze mit einer Masse von je m = 10 kg und einer Kantenlänge von a = 20 cm.
Beschreibe in Stichworten (ohne Rechnung), welche Arbeit W zu verrichten ist, um aus diesen Klötzen einen 2 m hohen Turm zu bauen?
- Man muss sich zunächst darüber klar werden, dass an jedem Klotz eine andere werden muss, da jeder auf eine andere Höhe gehoben werden soll.
- Am ersten Klotz wird gar keine Arbeit verrichtet, der zweite wird um h2 = 20 cm angehoben, der dritte um h3 = 40 cm usw.
- Man berechnet die Arbeit, die notwendig ist, um einen Klotz der Masse m um die Strecke H anzuheben, um die man alle Klötze insgesamt heben muss.
Es ergibt sich:
**H = 20 cm + 40 cm + ... 180 cm = 900 cm**
Nun gilt:
geg.: H = 9 m (Umrechnen nicht vergessen!)
Fg = 98,1 N (Da eine Masse von 1 kg eine Gewichtskraft von 9,81 N erfährt)
Es ist: **W = F · s, eingesetzt: W = 98,1 N · 9 m = 882,9 Nm**
77
*Jemand trägt einen Bierkasten der Masse m = 12 kg auf ebener Strecke vom Kofferraum des Autos in die Wohnung im Parterre.*
Welche Arbeit wurde an dem Bierkasten insgesamt geleistet?
Insgesamt gesehen, **gar keine**, weil die Definition der Arbeit verlangt, dass die **ausgeübte Kraft in Wegrichtung verrichtet wird**.
Trägt man aber etwas auf einer Ebene hin und her, so wirkt die aufzubringende Kraft senkrecht zur Wegrichtung.
Diese wichtige Voraussetzung, die immer genau beachtet werden muss, trägt der Tatsache Rechnung, dass mit einer Arbeitsverrichtung auch eine Energieumsetzung stattgefunden haben muss.
Dies ist aber hier, obwohl der Vorgang körperlich anstrengend war, nicht geschehen: **der Bierkasten befindet sich nach dem Tragen wieder in Ruhe, seine Höhe hat er auch nicht verändert.**
78
*Ein Bergsteiger besteigt morgens einen Gipfel und kommt abends wieder in dieselbe Hütte zurück, von der er losging.*
Wieviel Arbeit hat der Bergsteiger verrichtet?
**Er hat keine Arbeit verrichtet.**
Er hat zwar auf seinem Weg zum Gipfel an sich selbst Hubarbeit verrichtet, diese Lageenergie wird jedoch durch das Herabsteigen wieder frei.
79
*Betrachten wir wieder die Kugel, die von einem Hügel herab- und einen zweiten wieder hinaufrollt. Sie kann beim Heraufrollen nicht wieder die gleiche Höhe erreichen, weil ihr während des Rollens durch Reibung mechanische Energie entzogen wird.*
Wie lässt sich die **Reibungskraft**, mit welcher die Kugel **abgebremst** wurde, ermitteln (ohne Rechnung)?
**Gegeben**: Anfangshöhe H1 = 2 m, Endhöhe H2 = 1,5 m, Weglänge s = 5 m, Masse der Kugel m = 1 kg
Aus der Masse m folgt die Gewichtskraft FG = 9,81 N
**Gesucht**: ?
Die Reibungskraft, die die Bewegung der Kugel gebremst hat, lässt sich aus dem Verlust an Energie der Kugel und der Wegstrecke, die sie zurückgelegt hat, berechnen:
80
Wie ist die **Leistung** definiert?
Die **Leistung P** ist der Quotient aus der erbrachten **Arbeit W** und der dazu benötigten **Zeit t**:
81
Was muss beim Rechnen beachtet werden, wenn eine Leistung in der Einheit Watt gegeben ist?
Die Leistung muss zunächst in Nm/s umgewandelt werden, da sonst die gesuchte Größe nicht die richtige Einheit ergibt.
82
Die Leistung kann auch durch die Angabe einer **Geschwindigkeit v** und einer **Kraft F** (beispielsweise einer Reibungskraft) bestimmt sein.
Wie könnte die Formel aussehen?
83
Wie kann man folgende Formel noch ausdrücken?
84
Beschreibe die Arbeits/Energie-Abfolge:
## Footnote
*An einem vertikal verlaufenden, stark gespannten Draht ist eine Stange senkrecht zu ihm (d. h. waagerecht) befestigt. Lenkt man die Stange aus, so führt sie eine Drehschwingung aus.*
Spannarbeit, Spannenergie, Beschleunigungsarbeit, Bewegungsenergie, Spannarbeit, Spannenergie, usw. ...
85
Beschreibe die Arbeits/Energie-Abfolge:
## Footnote
*Ein Gummiball fällt von einem Podest und springt wieder hoch.*
Lageenergie, Beschleunigungsarbeit, Bewegungsenergie, Spannarbeit, Spannenergie, Beschleunigungsarbeit, Bewegungsenergie, Hubarbeit, Lageenergie.
86
Was geschieht mit der Bewegungsenergie eines Autos beim Bremsen?
Sie wird durch die Reibung der Bremsbeläge (Reibungsarbeit) in Wärmeenergie umgewandelt.
87
Wann wird das Zeichen **"Delta"-Zeichen** in Formeln verwendet?
Es wird als Ausdruck einer **Differenzbildung** verwendet.
