Aufgabenblock — AFB II
Zehn Sachaufgaben aus allen Teilen des Kapitels: erst die Situation übersetzen und die Einheiten anpassen, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.
Lena fährt mit ihrem Rennrad mit \(v\) = 27 km/h. Fahrerin und Rad haben zusammen die Masse \(m\) = 70 kg.
a) Rechnen Sie die Geschwindigkeit in m/s um. b) Berechnen Sie die Bewegungsenergie \(E_{\mathrm{kin}}\).
Vollständige Lösung
Ein Kran hebt eine Palette Ziegel (\(m\) = 1,2 t) vom Boden auf ein Dach in \(h\) = 15 m Höhe. Rechnen Sie mit \(g\) = 9,81 N/kg.
a) Berechnen Sie die Lageenergie \(E_{\mathrm{pot}}\) der Palette in Kilojoule. b) Eine zweite Palette hat nur 600 kg. Berechnen Sie, wie hoch sie gehoben werden müsste, um dieselbe Lageenergie zu haben.
Vollständige Lösung
Ein Stein fällt aus \(h\) = 20 m Höhe von einer Brücke ins Wasser. Die Luftreibung wird vernachlässigt, \(g\) = 9,81 N/kg.
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit \(v\) kurz vor dem Eintauchen in m/s. b) Geben Sie diese Geschwindigkeit in km/h an.
Vollständige Lösung
Paul (\(m\) = 45 kg mit Schlitten) startet aus der Ruhe auf einem Rodelhang und fährt \(h\) = 12 m Höhenunterschied hinab. Unten misst sein Freund die Geschwindigkeit \(v\) = 12 m/s. Rechnen Sie mit \(g\) = 9,81 N/kg.
a) Berechnen Sie, wie schnell Paul unten ohne Reibung wäre. b) Berechnen Sie, wie viel Energie durch Reibung entwertet wurde.
Vollständige Lösung
In einer Spielzeugpistole wird eine Feder (\(D\) = 250 N/m) um \(s\) = 8,0 cm zusammengedrückt. Beim Abschuss überträgt sie ihre Energie vollständig auf einen Schaumstoffpfeil mit \(m\) = 20 g.
a) Berechnen Sie die Spannenergie \(E_{\mathrm{spann}}\). b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit \(v\) des Pfeils beim Verlassen des Laufs.
Vollständige Lösung
Hängt man an eine Schraubenfeder ein Gewichtsstück mit der Gewichtskraft \(F\) = 6,0 N, dehnt sie sich um \(s\) = 12 cm.
a) Bestimmen Sie die Federkonstante \(D\). b) Berechnen Sie die Spannenergie der Feder, wenn sie um 20 cm gedehnt ist.
Vollständige Lösung
Der Motor eines E-Bikes wird vom Akku mit \(U\) = 36 V und \(I\) = 4,0 A versorgt. Die Fahrt dauert 1,5 Stunden.
a) Berechnen Sie die elektrische Energie \(E_{\mathrm{el}}\) in Joule. b) Geben Sie diese Energie in Kilowattstunden an.
Vollständige Lösung
Eine Stahlkugel (\(m\) = 0,30 kg) hängt an einem langen Faden. Sie wird so ausgelenkt, dass sie \(h\) = 0,45 m höher liegt als im tiefsten Punkt, und dann losgelassen. Reibung wird vernachlässigt, \(g\) = 9,81 N/kg.
a) Berechnen Sie die Bewegungsenergie der Kugel im tiefsten Punkt. b) Berechnen Sie ihre Geschwindigkeit dort.
Vollständige Lösung
Ein Motorroller (\(m\) = 150 kg mit Fahrer) fährt mit \(v\) = 36 km/h. Beim Bremsen wirkt die konstante Bremskraft \(F\) = 1500 N.
a) Berechnen Sie die Bewegungsenergie zu Beginn des Bremsvorgangs. b) Berechnen Sie den Bremsweg \(s\).
Vollständige Lösung
Aus einer Talsperre strömen 500 m³ Wasser durch ein Rohr zu den Turbinen, die \(h\) = 80 m tiefer liegen. 1 m³ Wasser hat die Masse 1000 kg; \(g\) = 9,81 N/kg.
a) Berechnen Sie die Lageenergie des Wassers in Megajoule. b) Geben Sie diese Energie in Kilowattstunden an.
