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| − | =====1) Ein schwingendes Lineal=====
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| − | a) Beschreibe kurz deine Beobachtung
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| − | b) Erkläre deine Beobachtung mit Hilfe passender physikalischer Begriffe.
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| − | =====2) Energieformen=====
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| − | Nenne ein Beispiel für eine Schwingung und beschreibe kurz wann dabei welche Energieformen auftreten.
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| − | =====3) Begriffe=====
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| − | Erkläre an dem Beispiel von Aufgabe 2) die Begriffe:
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| − | *Ruhelage
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| − | *Elongation
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| − | *Amplitude
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| − | *Rückstellkraft
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| − | *Periodendauer
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| − | *Frequenz
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| − | |}
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| − | =====4) Formel aufstellen=====
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| − | Bei einem Fallversuch läßt man einen Stein aus unterschiedlichen Höhen fallen. Man möchte gerne wissen, wie die Fallzeit t von der Fallhöhe h abhängt.
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| − | Hier die gemessenen Werte:
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| − | h (in cm)| 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
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| − | t (in s) | 2,47 | 2,86 | 3,21 | 3,51 | 3,79 | 4,01 | 4,28 | 4,53 |
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| − | a) Stelle eine Formel für die Fallzeit auf.
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| − | b) Wie lange fällt der Stein aus 5m Höhe?
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| − | =====5) Der Sekundenzeiger einer Bahnhofsuhr dreht sich gleichmäßig und ist 20cm lang.=====
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| − | Berechne seine Winkelgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der Zeigerspitze.
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| − | =====6) Schwingmännchen=====
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| − | Ein Schwingmännchen schwingt mit einer Periodendauer von <math>\rm T = 0{,}2\, s</math> und einer Amplitude von <math>\hat y = \rm 5\, cm</math>.<br>
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| − | Die Zeit t wird ab dem Durchgang von unten nach oben durch die Ruhelage gemessen.
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| − | a) Stelle das Ortsgesetz, das Geschwindigkeitsgesetz und das Beschleunigungsgesetz auf.
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| − | b) Zeichne für die ersten zwei Perioden das Ortsdiagramm, das Geschwindigkeitsdiagramm und das Beschleunigungsdiagramm in drei Koordinatensysteme.
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| − | c) Zeichne für folgende Zeitpunkte den passenden Zeiger: <math>t_1 = 0\, s</math>, <math>t_2 = 0{,}05\, s</math>, <math>t_3 = 0{,}1\, s</math>, <math>t_3 = 0{,}125\, s</math>. <br>
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| − | Ermittle anhand der Zeiger graphisch die jeweilige Auslenkung.
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| − | =====7) Schwingungswaage=====
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| − | Erkläre wie die Schwingungswaage der ISS funktioniert.
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| − | =====8) Schwingungswaage im Modell=====
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| − | Ein Schwingmännchen hat eine Masse von 150g und dehnt eine Feder beim Dranhängen um 20cm.
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| − | a) Warum beträgt die Federkonstante <math>D=0{,}75\,\rm \frac{N}{cm}</math>?
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| − | b) Mit welcher Frequenz und welcher Periodendauer schwingt das Männchen, wenn man es um 10cm auslenkt und losläßt?
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| − | Dann packt man dem Männchen noch Gepäck in seinen Rucksack und läßt es schwingen. Es braucht 3,2s für 10 Schwingungen.
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| − | c) Wieviel Masse hat das Gepäck?
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| − | =====9) Energie eines LKW=====
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| − | Ein voll beladener 40 Tonner fährt auf der Autobahn durch eine Bodenwelle und schwingt dadurch auf und ab. Er schwingt 3 mal in einer Sekunde mit einer Amplitude von 5cm.
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| − | Wieviel Energie steckt in der Schwingung des LKWs?
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| − | =====10) Zwei Stimmgabeln=====
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| − | Von zwei identischen Stimmgabeln wird eine mit einem "Reiter" versehen und sie werden gleichzeitig angeschlagen.
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| − | Die Stimmgabeln bewirken Luftdruckschwankungen des Normaldrucks von:
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| − | :<math>p_1(t)=0{,}02\, \rm Pa \cdot \sin(2\pi \cdot 440\, Hz \cdot t)</math>
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| − | :<math>p_2(t)=0{,}03\, \rm Pa \cdot \sin(2\pi \cdot 439,5\, Hz \cdot t)</math>
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| − | a) Welche Stimmgabel erzeugt den lauteren Ton, welche den höheren und woran erkennt man das?
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| − | b) Welche Periode und welche Frequenz haben die beiden Luftschwingungen?
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| − | c) Was kann man hören? Wie nennt man diesen Effekt? Erkläre den Effekt mit Hilfe der Zeigeraddition.
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