Tauchsieder im Wasserglas
AFB I–IIEin Tauchsieder gibt in \(t = 4{,}0\,\text{min}\) die Energie \(E = 168\,\text{kJ}\) an das Wasser ab.
- Geben Sie für \(E = 168\,\text{kJ}\) Größe, Zahlenwert und Einheit an und notieren Sie \(E\) in Joule sowie \(t\) in Sekunden.
- Lösen Sie die Gleichung \(E = P \cdot t\) nach \(P\) auf und berechnen Sie damit die Leistung des Tauchsieders.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Größe: Energie \(E\); Zahlenwert: 168; Einheit: Kilojoule. Umgerechnet: \(E = 168\,000\,\text{J}\), \(t = 240\,\text{s}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(E = P \cdot t \;\Rightarrow\; P = \frac{E}{t} = \frac{168\,000\,\text{J}}{240\,\text{s}} = 700\,\text{W}\)
Der Tauchsieder hat eine Leistung von \(700\,\text{W}\).
Aufzug im Bürohaus
AFB II–IIIFür die Hubarbeit gilt \(W = m \cdot g \cdot h\). Ein Aufzug hebt acht Personen mit je \(75\,\text{kg}\) um \(h = 12\,\text{m}\) nach oben; die leere Kabine hat die Masse \(400\,\text{kg}\). Es gilt \(g = 9{,}81\,\frac{\text{N}}{\text{kg}}\).
- Leiten Sie aus den Einheiten von \(m\), \(g\) und \(h\) her, dass \(W\) in Joule herauskommt, und stellen Sie die Formel nach \(h\) um.
- Ermitteln Sie die Hubarbeit für eine volle Fahrt nach oben.
- Überprüfen Sie die Aussage: „Wenn ich die Höhe in Zentimetern einsetze, ändert sich nur die Einheit des Ergebnisses.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\text{kg} \cdot \frac{\text{N}}{\text{kg}} \cdot \text{m} = \text{N} \cdot \text{m} = \text{J}\). Umgestellt: \(h = \frac{W}{m \cdot g}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(m = 8 \cdot 75\,\text{kg} + 400\,\text{kg} = 1000\,\text{kg}\)
\(W = 1000\,\text{kg} \cdot 9{,}81\,\frac{\text{N}}{\text{kg}} \cdot 12\,\text{m} = 117\,720\,\text{J}\)
Für eine volle Fahrt nach oben ist eine Hubarbeit von rund \(118\,\text{kJ}\) nötig.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Aussage ist falsch. Mit \(h = 1200\) ergibt sich der Zahlenwert \(11\,772\,000\), also das Hundertfache. In physikalische Formeln werden die Größen in den zueinander passenden Einheiten eingesetzt (hier kg, N/kg, m); sonst stimmt auch der Zahlenwert nicht.
