Klasse 9c 1. Schulaufgabe aus der Physik 14. 01. 2005
(WWG) Gruppe A
1. Vollbremsung
Ein Pkw der Masse m= 1,6 t f ̈ahrt auf ebener Straße mit einer Geschwindigkeit von
28m
s . Die Reibungszahl der Reifen auf Asphalt betrage μ= 0,70.
a) Gib die Geschwindigkeit des Pkw in km
h an.
b) Berechne die bei einer Vollbremsung wirkende Reibungskraft (ohne Luftwider-
stand).
c) Bestimme den Bremsweg des Fahrzeugs bei einer Vollbremsung.
2. Freier Fall
Von einem Bauger ̈ust der H ̈ohe 15 m f ̈allt eine Schraubenzieher herab. Mit welcher
Geschwindigkeit kommt er auf dem Boden auf?
3. Bergfahrt
Ein Fahrzeug der Masse m= 1,6 t f ̈ahrt vollgas eine Passstraße der H ̈ohendifferenz
h= 300 m hinauf. Das Fahrzeug hat eine maximale Leistung von P= 100 PS.
Bestimme die dazu mindestens erforderliche Zeit.
(Es gilt: 1 PS = 736 W)
4. Leistung eines Beamten
Um einen Treppenabsatz von 3 m H ̈ohe im Laufschritt hinaufzueilen ben ̈otigt euer
Physiklehrer 2,5 s. Er ist 1,87 m groß und ”wiegt“ 75 kg.
Sch ̈atze ab, zu welcher Kurzzeitleistung er f ̈ahig ist.
5. Kohlekraftwerk
Ein Kohlekraftwerk verbraucht bei Volllast pro Stunde 147 t Kohle. Dabei liefert ein
Kilogramm Kohle 30 MJ an Energie. Das Kraftwerk speist bei Volllast eine Leistung
von 420 MW in das elektrische Leitungsnetz ein.
a) Welche W ̈armeenergie wird pro Sekunde im Kraftwerk umgesetzt?
(Ergebnis: 1,2 ·109 J)
b) Welchen Wirkungsgrad hat das Kraftwerk?
Viel Erfolg !
Kink
(WWG) Gruppe A
1. Vollbremsung
Ein Pkw der Masse m= 1,6 t f ̈ahrt auf ebener Straße mit einer Geschwindigkeit von
28m
s . Die Reibungszahl der Reifen auf Asphalt betrage μ= 0,70.
a) Gib die Geschwindigkeit des Pkw in km
h an.
b) Berechne die bei einer Vollbremsung wirkende Reibungskraft (ohne Luftwider-
stand).
c) Bestimme den Bremsweg des Fahrzeugs bei einer Vollbremsung.
2. Freier Fall
Von einem Bauger ̈ust der H ̈ohe 15 m f ̈allt eine Schraubenzieher herab. Mit welcher
Geschwindigkeit kommt er auf dem Boden auf?
3. Bergfahrt
Ein Fahrzeug der Masse m= 1,6 t f ̈ahrt vollgas eine Passstraße der H ̈ohendifferenz
h= 300 m hinauf. Das Fahrzeug hat eine maximale Leistung von P= 100 PS.
Bestimme die dazu mindestens erforderliche Zeit.
(Es gilt: 1 PS = 736 W)
4. Leistung eines Beamten
Um einen Treppenabsatz von 3 m H ̈ohe im Laufschritt hinaufzueilen ben ̈otigt euer
Physiklehrer 2,5 s. Er ist 1,87 m groß und ”wiegt“ 75 kg.
Sch ̈atze ab, zu welcher Kurzzeitleistung er f ̈ahig ist.
5. Kohlekraftwerk
Ein Kohlekraftwerk verbraucht bei Volllast pro Stunde 147 t Kohle. Dabei liefert ein
Kilogramm Kohle 30 MJ an Energie. Das Kraftwerk speist bei Volllast eine Leistung
von 420 MW in das elektrische Leitungsnetz ein.
a) Welche W ̈armeenergie wird pro Sekunde im Kraftwerk umgesetzt?
(Ergebnis: 1,2 ·109 J)
b) Welchen Wirkungsgrad hat das Kraftwerk?
Viel Erfolg !
Kink
michih
30.4.2006, 17:33:28michih
30.4.2006, 17:33:50michih
30.4.2006, 17:34:02Klasse 9c 1. Schulaufgabe aus der Physik 14. 01. 2005
(WWG) Musterl ̈osung
Gruppe A
1. geg: m= 1600 kg, v= 28m
s , μ= 0,70
a) Umrechnung:
v= 28m
s = 100km
h
b) Reibungskraft:
FReib = μFG
= μmg= 0,70 ·1600 kg ·9,81 N
kg = 11 kN
c) Energieerhaltung:
Ekin = WReib
1
2mv2 = FReib ·s
s= mv2
2FReib
= 1600 kg ·(28m
s
)2
2 ·11 000 N = 57 m
2. geg: h= 15 m
Energieerhaltung:
Ekin = Epot
1
2mv2 = mgh
v2 = 2gh
v= √2gh=
√
2 ·9,81 N
kg ·15 m = 17m
s
3. geg: m= 1600 kg, h= 300 m, P= 100 PS
Umrechnung der Leistung:
P= 100 ·736 W = 73,6 kW
Hubarbeit:
Whub = mgh= 1600 kg ·9,81 N
kg ·300 m = 4,7 ·106 J
Leistung:
P= Whub
t
t= Whub
P= 4,7 ·106 J
73,6 ·103 W = 64 s ≈60 s
(WWG) Musterl ̈osung
Gruppe A
1. geg: m= 1600 kg, v= 28m
s , μ= 0,70
a) Umrechnung:
v= 28m
s = 100km
h
b) Reibungskraft:
FReib = μFG
= μmg= 0,70 ·1600 kg ·9,81 N
kg = 11 kN
c) Energieerhaltung:
Ekin = WReib
1
2mv2 = FReib ·s
s= mv2
2FReib
= 1600 kg ·(28m
s
)2
2 ·11 000 N = 57 m
2. geg: h= 15 m
Energieerhaltung:
Ekin = Epot
1
2mv2 = mgh
v2 = 2gh
v= √2gh=
√
2 ·9,81 N
kg ·15 m = 17m
s
3. geg: m= 1600 kg, h= 300 m, P= 100 PS
Umrechnung der Leistung:
P= 100 ·736 W = 73,6 kW
Hubarbeit:
Whub = mgh= 1600 kg ·9,81 N
kg ·300 m = 4,7 ·106 J
Leistung:
P= Whub
t
t= Whub
P= 4,7 ·106 J
73,6 ·103 W = 64 s ≈60 s
michih
30.4.2006, 17:34:16michih
30.4.2006, 17:34:29Klasse 9c 1. Schulaufgabe aus der Physik 14. 01. 2005
(WWG) Musterl ̈osung
Gruppe A
4. geg: h= 3 m, t= 2,5 s, m= 75 kg
Leistung:
P= Whub
t= mgh
t= 75 kg ·9,81 N
kg ·3 m
2,5 s = 0,9 kW
5. geg: mh = 147 ·103 kg, Wkg = 30 ·106 J, Pnutz = 420 ·106 W
a) W ̈armeenergie pro Stunde:
Wh = mh ·Wkg = 147 ·103 ·30 ·106 J = 4,4 ·1012 J
W ̈armeenergie pro Sekunde:
Ws = Wh
3600 = 4,4 ·1012 J
3600 = 1,2 ·109 J
b) Leistungsaufnahme:
Pauf = Ws
1 s = 1,2 ·109 W
Wirkungsgrad
η= Pnutz
Pauf
= 420 ·106 W
1,2 ·109 W = 0,35 = 35%
(WWG) Musterl ̈osung
Gruppe A
4. geg: h= 3 m, t= 2,5 s, m= 75 kg
Leistung:
P= Whub
t= mgh
t= 75 kg ·9,81 N
kg ·3 m
2,5 s = 0,9 kW
5. geg: mh = 147 ·103 kg, Wkg = 30 ·106 J, Pnutz = 420 ·106 W
a) W ̈armeenergie pro Stunde:
Wh = mh ·Wkg = 147 ·103 ·30 ·106 J = 4,4 ·1012 J
W ̈armeenergie pro Sekunde:
Ws = Wh
3600 = 4,4 ·1012 J
3600 = 1,2 ·109 J
b) Leistungsaufnahme:
Pauf = Ws
1 s = 1,2 ·109 W
Wirkungsgrad
η= Pnutz
Pauf
= 420 ·106 W
1,2 ·109 W = 0,35 = 35%
