1. Klausur - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann am 23. November 2006 um 11:05 Uhr

2006-11-23T11:05:00Z

Patrick.Nordmann: /* Ein LKW schwingt */

2006-11-17T11:11:35Z

‎Ein LKW schwingt

Patrick.Nordmann am 17. November 2006 um 11:07 Uhr

2006-11-17T11:07:56Z

Patrick.Nordmann: /* Ein LKW schwingt */

2006-11-16T12:24:20Z

‎Ein LKW schwingt

Patrick.Nordmann am 16. November 2006 um 12:21 Uhr

2006-11-16T12:21:29Z

Patrick.Nordmann am 16. November 2006 um 12:08 Uhr

2006-11-16T12:08:13Z

Patrick.Nordmann am 16. November 2006 um 11:32 Uhr

2006-11-16T11:32:45Z

Neue Seite

==A-Teil==
===Induktiv/Deduktiv===
Erklären Sie kurz den Unterschied von deduktivem und induktiven Vorgehen an zwei Beispielen.

===Fallende Kugel in Öl===
Um den Zusammenhang von Durchmesser und Endgeschwindigkeit einer in Öl fallenden Kugel zu bestimmen, hat man eine Messreihe durchgeführt.

Stellen Sie eine Gesetzmäßigkeit der Form v(d) auf.

d in mm | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 |
v in cm/s | 13 | 54 | 120 | 200 | 320 | 480 | 847 | 1352 |

===Ein Wasserkraftwerk===
Bei einem Wasserkraftwerk beträgt der Wasserdruck vor der Turbine 20 bar. Es fließen 0,5 m^3 Wasser pro Sekunde.

Wie groß ist die Leistung der Turbine, wenn man von diversen Verlusten absieht?

===Bewegungsenergie===
Erläutern Sie mit Hilfe einer geeigneten Überlegung, warum die Energie eines bewegten Körpers <math>1/2 m \, v^2</math> beträgt.

===harmonische und nicht-harmonische Schwingungen===
Geben Sie je ein Beispiel für eine (nicht) harmonische Schwingung an und begründen Sie die Auswahl kurz.

===Faden- und Federpendel auf dem Mond===
Ein Faden- und ein Federpendel werden von der Erde auf den Mond gebracht.
Wie verändert sich jeweils die Schwingungungsdauer?

===Frequenz eines Federpendels===
Bestimmen Sie die Frequenz mit der eine Kugel mit der Masse 100g an einer Feder der Härte 0,5 N/cm schwingt.

==B-Teil==
===Messung einer Federkonstante===
Um die Federkonstante einer Feder zu bestimmen, hat man ein Gewicht mit der Masse 50 g zum Schwingen gebracht und die Periodendauer gemessen.

Bestimmen Sie die Federhärte und führen Sie eine Fehlerrechnung durch. (Genauigkeit der Waage: +- 1g)

Welche vereinfachenden Annahmen haben Sie getroffen?

Welche systematischen Fehler könnten bei der Messung auftreten?

===Ein LKW schwingt===
Ein LKW der Masse 0,8t wird mit Orangenkisten (1,5t) beladen, wobei er sich um 6cm absenkt.

Mit welcher Frequenz kann der leere und der volle LKW schwingen?

Wie schnell ist der Wagen, wenn er beladen um 1cm angehoben und dann losgelassen wird?

===Zwei schwingende Wagen===
Zwei Wagen sind mit einer Feder der Härte 1 N/cm verbunden und schwingen.
(Mansieht folgendes: Wegen der waagrechten Unterlage bewgt sich die gesamte Anordnung langfristig gesehen nicht von der Stelle. Die Wagen führen pro Sekunde ca. zwei Schwingungen aus.)

Schätzen Sie die Masse der Wagen aufgrund Ihrer Beobachtungen.

===Erwärmung von Wasser===
Bei der Erwärmung von 500g Wasser mit einem 1000W Tauchsieder enstand folgende Messung:

t in s | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 |
<math>\vartheta</math>in °C | 21 | 35 | 49 | 63 | 77 | 92 |

Bestimmen Sie die indieser Zeit hineingeflossene Energie- und Entropiemenge.

==Lösungen==
==A-Teil==
===Induktiv/Deduktiv===
Erklären Sie kurz den Unterschied von deduktivem und induktiven Vorgehen an zwei Beispielen.

===Fallende Kugel in Öl===
Um den Zusammenhang von Durchmesser und Endgeschwindigkeit einer in Öl fallenden Kugel zu bestimmen, hat man eine Messreihe durchgeführt.

Stellen Sie eine Gesetzmäßigkeit der Form v(d) auf.

d in mm | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 |
v in cm/s | 13 | 54 | 120 | 200 | 320 | 480 | 847 | 1352 |

===Ein Wasserkraftwerk===
Bei einem Wasserkraftwerk beträgt der Wasserdruck vor der Turbine 20 bar. Es fließen 0,5 m^3 Wasser pro Sekunde.

Wie groß ist die Leistung der Turbine, wenn man von diversen Verlusten absieht?

===Bewegungsenergie===
Erläutern Sie mit Hilfe einer geeigneten Überlegung, warum die Energie eines bewegten Körpers <math>1/2 m \, v^2</math> beträgt.

===harmonische und nicht-harmonische Schwingungen===
Geben Sie je ein Beispiel für eine (nicht) harmonische Schwingung an und begründen Sie die Auswahl kurz.

===Faden- und Federpendel auf dem Mond===
Ein Faden- und ein Federpendel werden von der Erde auf den Mond gebracht.
Wie verändert sich jeweils die Schwingungungsdauer?

===Frequenz eines Federpendels===
Bestimmen Sie die Frequenz mit der eine Kugel mit der Masse 100g an einer Feder der Härte 0,5 N/cm schwingt.

==B-Teil==
===Messung einer Federkonstante===
Um die Federkonstante einer Feder zu bestimmen, hat man ein Gewicht mit der Masse 50 g zum Schwingen gebracht und die Periodendauer gemessen.

Bestimmen Sie die Federhärte und führen Sie eine Fehlerrechnung durch. (Genauigkeit der Waage: +- 1g)

Welche vereinfachenden Annahmen haben Sie getroffen?

Welche systematischen Fehler könnten bei der Messung auftreten?

===Ein LKW schwingt===
Ein LKW der Masse 0,8t wird mit Orangenkisten (1,5t) beladen, wobei er sich um 6cm absenkt.

Mit welcher Frequenz kann der leere und der volle LKW schwingen?

Wie schnell ist der Wagen, wenn er beladen um 1cm angehoben und dann losgelassen wird?

===Zwei schwingende Wagen===
Zwei Wagen sind mit einer Feder der Härte 1 N/cm verbunden und schwingen.
(Mansieht folgendes: Wegen der waagrechten Unterlage bewgt sich die gesamte Anordnung langfristig gesehen nicht von der Stelle. Die Wagen führen pro Sekunde ca. zwei Schwingungen aus.)

Schätzen Sie die Masse der Wagen aufgrund Ihrer Beobachtungen.

===Erwärmung von Wasser===
Bei der Erwärmung von 500g Wasser mit einem 1000W Tauchsieder enstand folgende Messung:

t in s | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 |
<math>\vartheta</math>in °C | 21 | 35 | 49 | 63 | 77 | 92 |

Bestimmen Sie die indieser Zeit hineingeflossene Energie- und Entropiemenge.

← Nächstältere Version		Version vom 23. November 2006, 11:05 Uhr
Zeile 1:		Zeile 1:
		+	==Inhalte==
		+	*Was ist Physik?
		+	*Messen
		+	**Aufstellen von Formeln
		+	**Fehlerrechnung
		+	*Schwingungen
		+	**Eigenschaften
		+	**mathematische Beschreibung
	==A-Teil==		==A-Teil==
	===Induktiv/Deduktiv===		===Induktiv/Deduktiv===

← Nächstältere Version		Version vom 17. November 2006, 11:11 Uhr
Zeile 142:		Zeile 142:

	===Ein LKW schwingt===		===Ein LKW schwingt===
		+	Aus der Absenkung kann man die Ferderkonstante der Federns des LKWs berechnen:
		+
		+	<math>D = \frac{1000 kg \, 10 N/kg}{6cm} = 250000 \, N/m</math>
		+
		+	Für die weiteren Überlegungen betrachtet man den LKW als Federpendel.
		+
		+
	Ein LKW der Masse 0,8t wird mit Orangenkisten (1,5t) beladen, wobei er sich um 6cm absenkt.		Ein LKW der Masse 0,8t wird mit Orangenkisten (1,5t) beladen, wobei er sich um 6cm absenkt.

@@ Zeile 109: / Zeile 109: @@
 ==B-Teil==
 ===Messung einer Federkonstante===
-Um die Federkonstante einer Feder zu bestimmen, hat man ein Gewicht mit der Masse 50 g zum Schwingen gebracht und die Periodendauer gemessen.
+Die Schwingung des Federpendels ist harmonisch mit der Periodendauer:
 ===Ein LKW schwingt===

@@ Zeile 41: / Zeile 41: @@
 ===Ein LKW schwingt===
 Ein LKW der Masse 0,8t wird mit Orangenkisten (1,5t) beladen, wobei er sich um 6cm absenkt.
 Mit welcher Frequenz kann der leere und der volle LKW schwingen?

@@ Zeile 87: / Zeile 87: @@
 ===harmonische und nicht-harmonische Schwingungen===
-Geben Sie je ein Beispiel für eine (nicht) harmonische Schwingung an und begründen Sie die Auswahl kurz.
+Ein Federpendel schwingt harmonisch, weil die Rückstellkraft linear vom Ort abhängt.
 ===Faden- und Federpendel auf dem Mond===
-Ein Faden- und ein Federpendel werden von der Erde auf den Mond gebracht.
+Für das Federpendel gilt: <math>\omega = \sqrt{\frac{D}{m}}</math>
-Wie verändert sich jeweils die Schwingungungsdauer?
 ===Frequenz eines Federpendels===
-Bestimmen Sie die Frequenz mit der eine Kugel mit der Masse 100g an einer Feder der Härte 0,5 N/cm schwingt.
+Für das Federpendel gilt:
 ==B-Teil==
 ===Messung einer Federkonstante===

@@ Zeile 63: / Zeile 63: @@
 ==A-Teil==
 ===Induktiv/Deduktiv===
-Erklären Sie kurz den Unterschied von deduktivem und induktiven Vorgehen an zwei Beispielen.
+Deduktiv: Man beschreibt und analysiert harmonische Schwingungen und wendet dies auf ein bestimtes Federpendel an. Das Experiment bestätigt oder widerlegt die Beschreibung oder schränkt sie ein.
-===Fallende Kugel in Öl===
+Induktiv: Man mißt bei einem Fadenpendel die Länge, Periode und Masse und stellt eine Gesetzmäßigkeit auf. ([[Experimentelle Untersuchung einer Schaukel|Vgl. Experimentelle Untersuchung einer Schaukel]])
-Um den Zusammenhang von Durchmesser und Endgeschwindigkeit einer in Öl fallenden Kugel zu bestimmen, hat man eine Messreihe durchgeführt.
-Stellen Sie eine Gesetzmäßigkeit der Form v(d) auf.
+===Fallende Kugel in Öl===
- d in mm   |  1 |  2 |   3 |   4 |   5 |   6 |   8 |   10 |
+Mittelwert von v/d beträgt: 0,0761 mm^2 s / cm = 7,61 cm s
-  v in cm/s | 13 | 54 | 120 | 200 | 320 | 480 | 847 | 1352 |
+  v = 7,61 cm s d    (d in cm, v in cm/s)
 ===Ein Wasserkraftwerk===
-Bei einem Wasserkraftwerk beträgt der Wasserdruck vor der Turbine 20 bar. Es fließen 0,5 m^3 Wasser pro Sekunde.
+<math>P=I_W \, \triangle p = 0,5 m^3/s \, 19 bar</math>
 ===Bewegungsenergie===
-Erläutern Sie mit Hilfe einer geeigneten Überlegung, warum die Energie eines bewegten Körpers <math>1/2 m \, v^2</math> beträgt.
+Siehe [[Energie, Energieträger und Potential - Ein zentrales Modell#Anwendungsaufgaben|Anwendungsaufgaben]].
 ===harmonische und nicht-harmonische Schwingungen===