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	__NOTOC__		__NOTOC__
−	==Aufgaben zum elektrischen Energietransport==	+	==Aufgaben zur Trägheit und geradlinig gleichförmigen Bewegung==
−	====0) Erbsen- und Energietransport====	+	===1 Anschnallen===
−	Der "[[Elektrischer_Energietransport:_Beladungsmaß_und_Leistung#Versuch:_Kichererbsentransport|Erbsentransport]]" ist ein Modell für den Transport von Energie durch den elektrischen Stromkreis. In jeder Zeile steht das Ergebnis einer Messung.	+	Die Gurtpflicht beim Autofahren wurde in der Bundesrepublik Deutschland 1976 für die Vordersitze und 1984 für die Rücksitze eingeführt. Für Reisebusse gilt sie seit 1999.
		+	<br> Erkläre aus physikalischer Sicht die Funktion des Sicherheitsgurtes.
−	Ergänze die fehlenden Werte.	+	===2 "Anschubsen"===
		+	Anna "schubst" eine liegende Münze auf dem Tisch an. Nach ungefähr einem Meter bleibt die Münze liegen. Wenn sie die Münze auf die Kante stellt und anschubst, dann rollt die Münze viel weiter.
		+	<br>Erkläre das mit Hilfe der wirkenden Kräfte auf die Münze.
−	{|class="wikitable" style="text-align: center"	+	===3 Die Erddrehung===
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um sich selbst. Dadurch bewegen wir uns in Freiburg mit einer Geschwindigkeit von ca. 1000 km/h von Westen nach Osten.
−	Erbsen-<br>beladung	+	<br>a) Springe ich in Freiburg vom Boden hoch, dann berühre ich die Erde nicht mehr. Dann müßte sie sich doch mit 1000km/h unter mir wegbewegen? Erkläre warum das nicht so ist.
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	<br>b) Wenn ein Flugzeug mit der Geschwindigkeit von 1000km/h von Osten nach Westen fliegt, dann steht es eigentlich still. Warum braucht es trotzdem Motoren, die es antreiben?
−	Zeit-<br>spanne	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Personen-<br>anzahl	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Erbsen-<br>anzahl	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Personen-<br>stromstärke	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Erbsen-<br>stromstärke	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>3\,\rm \frac{E}{P}</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>10\,\rm s</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>5\,\rm P</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	===4 Ein Luftkissenball===
		+	[[Datei:Aufgabe_Luftkissenfußball_Bahn.png|right|400px]]
		+	Ein Luftkissenball bewegt sich auf der gezeichneten Bahn:
		+	<br>(1) Anschubsen
		+	<br>(2) Niemand berührt den Ball
		+	<br>(3) eine Rechtskurve
		+	<br>(4) Niemand berührt den Ball
		+	<br>(5) Anhalten
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	Zeichne für alle Phasen der Bewegung die wirkende Kraft mit einem Pfeil ein.
		+	<br style="clear: both" />
−	|-	+	===5 In der Straßenbahn===
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	[[Datei:Straßenbahn_fahren.jpg|thumb|left]]
−	<math>6\,\rm \frac{E}{P}</math>	+	Peter fährt mit der Straßenbahn in die Schule.
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	*In welchen Situationen muss er sich festhalten, wann nicht?
−	<math>20\,\rm s</math>	+	*Erkläre dies mit den Begriffen Massenträgheit und Kraft.
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	<br style="clear: both" />
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>0{,5}\,\rm \frac{P}{s}</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+	===6 Kinderwagen schieben===
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	Manfred schiebt den Kinderwagen mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit. Dazu muss er mit einer Kraft von 10N drücken. Der Kinderwagen hat eine Masse von 7kg.
		+	<br>Zeichne in das Schnittbild des Kinderwagens alle wirkenden Kräfte ein. (<math>1\,\rm cm \hat = 10\,\rm N</math> )
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	===7 Flugzeug fliegen===
−	<math>60\,\rm s</math>	+	Damit ein Airbus 350 mit konstant 900km/h fliegen kann wird er von zwei Triebwerken mit zusammen ca. 600kN angeschoben. Er hat eine Masse von ca. 150t.
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	<br>Zeichne in das Schnittbild die wirkenden Kräfte maßstabsgerecht ein. (<math>1\,\rm cm \hat = 300000\,\rm N</math>)
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>2\,\rm \frac{P}{s}</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>8\,\rm \frac{E}{s}</math>	+
−	|}	+
−		+
−	Bei einem [[Elektrischer_Energietransport:_Beladungsmaß_und_Leistung#Das_Potential_als_Energiebeladungsmaß_und_die_elektrische_Leistung|elektrischen Stromkreis]] hat man den Energietransport untersucht, indem die Stromstärke, die Energiestromstärke (Leistung) oder die Spannung (der Potentialunterschied) gemessen wurde. In jeder Zeile steht das Ergebnis einer Messung.	+
−		+
−	Ergänze die fehlenden Werte.	+
−		+
−	{|class="wikitable" style="text-align: center"	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Energie-<br>beladung<br>(Spannung)	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Zeit-<br>spanne	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Ladungs-<br>menge	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Energie-<br>menge	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	elektrische-<br>Stromstärke	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Energie-<br>stromstärke<br>(Leistung)	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>3\,\rm \frac{J}{C} = 3\,\rm V</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>10\,\rm s</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>5\,\rm C</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−		+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−		+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−		+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>6\,\rm \frac{J}{C} = 6\,\rm V</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>20\,\rm s</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>0{,}5\,\rm \frac{C}{s} = 0{,}5\,\rm A</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
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−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−		+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>60\,\rm s</math>	+
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−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>2\,\rm \frac{C}{s} = 2\,\rm A</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	<math>8\,\rm \frac{J}{s} = 8\,\rm W</math>	+
−	|}	+
−		+
−	====1) Energiehunger====	+
−	Alle Lebewesen und alle Maschinen brauchen Energie.	+
−		+
−	Ein Mensch braucht ohne jede körperliche Anstrengung etwa 7 MegaJoule Energie am Tag. Das nennt man auch den "Grundumsatz". Bei leichter Anstrengung etwa 10-13 MegaJoule pro Tag. Die genaue Energiemenge hängt vom Körpergewicht, vom Geschlecht und weiteren Faktoren ab.	+
−	<br>Körperlich schwer arbeitende Menschen brauchen bis zu 20 MegaJoule pro Tag und Leistungssportler an einzelnen Tagen bis zu 50 MegaJoule Energie pro Tag!	+
−		+
−	Mit diesem "[https://projekte.uni-hohenheim.de/wwwin140/info/interaktives/energiebed.htm Energiebedarfsrechner]" der Uni Hohenheim kannst du dir deinen persönlichen Energiebedarf berechnen.	+
−		+
−	*Berechne den Energiebedarf des Menschen in Joule pro Sekunde (Watt) und vergleiche mit diesen Maschinen:	+
−	#Laptop: 30 Watt	+
−	#Desktop: 120 Watt	+
−	#Auto: 83 KiloWatt<ref>Das entspricht einem Verbrauch von 8 Litern Benzin pro 100 km bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h. Damit ist nicht die Leistung gemeint, die zum Antrieb des Autos genutzt wird, sondern die zum Betrieb des Motors benötigt wird. Von der Energie des Benzins werden nur ca. 25% zum Antrieb genutzt, der Rest geht vor allem mit der Abwärme verloren.</ref>	+
−		+
−	====2) Die Stromrechnung====	+
−	[[Datei:Stromrechnung_Ausschnitt.jpg|thumb|Ausschnitt einer Stromrechnung.]]	+
−	Das Elektrizitätswerk liefert Energie mit dem elektrischen Strom nach Hause. Dafür läßt sich der Betreiber natürlich bezahlen.	+
−		+
−	Eine Lampe hat eine Leistung von 11 Watt.	+
−	:'''a)''' Wieviel Energie benötigt sie in der Sekunde, in der Minute und in einer Stunde?	+
−		+
−	In der Stromrechnung wird die Energiemenge nicht in Joule, sondern in "KiloWattStunden" (kWh) angegeben. Mit einer KiloWattStunde Energie kann man ein elektrisches Gerät mit einer Leistung von 1000 Watt eine Stunde lang betreiben.	+
−	:'''b)''' Wieviel Joule entspricht einer KiloWattStunde?	+
−	Die für ein Gerät benötigte Energie in KiloWattStunden kann man ganz einfach ausrechnen. Wenn man zum Beispiel ein Staubsauger mit einer Leistung von 1200 Watt 30 Minuten lang betreiben will, rechnet man:	+
−	:<math>\text{Energie} = \text{Leistung (in kW)} \cdot \text{Zeit (in h)}</math>	+
−	:<math>\text{Energie} = 1{,}2\,\rm kW \cdot 0{,}5\,\rm h = 0{,}6\,\rm kWh</math>	+
−	In dieser Tabelle hat Angela aufgeschrieben, welche Geräte sie am Tag wie lange benutzt. Ihr Elektrizitätswerk berechnet ihr 27 Cent pro KiloWattStunde. Berechne für sie ihren jährlichen Energiebedarf und die Kosten.	+
−	{|class="wikitable" style="text-align: center"	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Gerät	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Leistung	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Zeitdauer	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Energiemenge (in kWh)	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Kosten (in €)	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Waschmaschine<br>([https://www.stromverbrauchinfo.de/stromverbrauch-waschmaschinen.php Genaue Werte hier!])	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1000 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1 h	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Elektroherd	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	2500 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1 h	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Föhn	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1500 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	15 min	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Radio	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	10 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	2 h	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Computer	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	80 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	3 h	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Einige Lampen	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	40 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	3 h	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Fernseher	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	80 W	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	2 h	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|}	+
−		+
−	====3) Lampen im Auto und zu Hause====	+
−	Neuere LED-Lampen haben zu Hause und in Automobilen Einzug gehalten. Ein 12-Watt-LED-Autoscheinwerfer ist genauso hell wie eine 12-Watt-LED-Lampe zu Hause. Die Elektrik im Auto wird mit einer Spannung von 12 Volt angetrieben, zu Hause beträgt die Netzspannung 230 Volt.	+
−	:Vergleiche die Stromstärken der beiden Lampen.	+
−		+
−	====4) Sicherungen====	+
−	[[Datei:Sicherungskasten.jpg|thumb|120px|Sicherungskasten einer Wohnung]]	+
−	In Wohnungen ist jeder Raum über eine Sicherung an das Stromnetz angeschlossen. Die maximale Stromstärke beträgt häufig 16 Ampère.	+
−	:'''a)''' Welche dieser Geräte kann man ''gleichzeitig'' in der Küche betreiben?	+
−	:# Wasserkocher 2000W	+
−	:# Staubsauger 2400W	+
−	:# Radio 20W	+
−	:# Lampe 10W	+
−	:# Mixer 1600W	+
−	[[Datei:Sicherungskasten_Kfz.jpg|thumb|120px||Sicherungskasten eines Autos. Die Sicherungen sind mit der maximalen Stromstärke in Ampère beschriftet.]]	+
−	Auch in Autos sind Sicherungen verbaut, um die Kabel vor Überhitzung zu schützen. Anders als in der Wohnung sind dies einfache Schmelzsicherungen, die bei zu großer Stromstärke einfach durchschmelzen und dann ersetzt werden müssen.	+
−		+
−	Beim Starten wird der Verbrennungsmotor von einem Elektromotor, dem "Anlasser", gedreht. Der Anlasser hat eine Leistung zwischen einem und zwei KiloWatt und bekommt seine Energie aus der Auto-Batterie, die eine Spannung von 12 Volt hat.	+
−	:'''b)''' Der Anlasser ist ohne Sicherung direkt an die Batterie angeschlossen. Warum wohl?	+
−		+
−	====5) Batterien und Akkus als Energiespeicher====	+
−	[[Datei:Auto-Starterbatterie.jpg|thumb|Ein Bleiakkumulator für's Auto ("Auto-Batterie")]]	+
−	[[Datei:Auto-Starterbatterie eingebaut.jpg|thumb|120px|So wird sie eingebaut.]]	+
−	Aus Versehen läßt Peter das Licht über Nacht an seinem geparkten Auto an.	+
−		+
−	:'''a)''' Warum kann das zu einem Problem werden?	+
−	An Peters Auto sind zwei Frontscheinwerfer mit je 12 Watt und zwei Rücklichter mit je 3 Watt.	+
−	:'''b)''' Wieviel Strom fließt durch die Lampen und wieviel durch die Batterie?	+
−	Die Frage ist nun, ob am nächsten Morgen die Batterie "leer" ist, also keine Energie mehr enthält.	+
−		+
−	Auf Batterien ist angegeben "wie groß" sie sind. Bei Peters Autobatterie findet sich zum Beispiel die Aufschrift 12V/44Ah. Das bedeutet, dass die Batterie 44 Stunden lang einen Strom der Stärke 1 Ampère antreiben kann. Oder 22 Stunden lang einen Strom der Stärke 2 Ampère.	+
−		+
−	:'''c)''' Wie lange kann man mit dieser Batterie eine 12-Watt-Lampe betreiben?	+
−	:'''d)''' Wieviel Coulomb Ladung hat die Batterie dabei verschoben?	+
−	:'''e)''' Wieviel Joule Energie hat die Batterie dabei der Lampe geliefert?	+
−	:'''f)''' Wie lange kann die Batterie also die beiden Scheinwerfer und die Rückleuchten gleichzeitig betreiben?	+
−	Auf Batterien und Akkus findet man die Angabe der sogennannten "Kapazität". Diese gibt an, wieviel Ladung die Batterie verschieben kann:	+	===8 Fahrrad fahren===
−	#Smartphone: 3,7V / 1300mAh	+	Wenn Diana konstant mit einer großen Geschwindigkeit fahren will, dann muss sie auch "fest reintreten". Warum ist das wohl so?
−	#Laptop: 10,95V / 7100mAh	+	<br>a) Erkläre warum Diana langsamer wird, wenn sie aufhört zu treten.
−	#Bohrschrauber: 12V / 1200mAh	+
−	#AA-Mignon: 1,2V / 2000mAh	+
−	#älteres Motorrad: 6V / 4Ah	+
−	:'''g)''' Berechne, wieviel Ladung die Batterien anschieben können und wieviel Energie dabei transportiert wird.	+
−	Ein Liter Benzin enthält ca. 30 MegaJoule Energie und in den Tank eines Autos passen ca. 50 Liter.	+
−	:'''h)''' Wieviele Laptop-Akkus können den vollen Benzintank ersetzen?	+
−	====6) Teure und billige Energie====	+	[[Datei:Fahrrad_Widerstandsdiagramm_kmProh.png|left|400px]]Den Widerstand durch die Reibung der Räder am Boden nennt man Rollwiderstand, den Widerstand durch die Reibung an der Luft Luftwiderstand. Das Diagramm zeigt wie groß der Rollwiderstand, der Luftwiderstand und der Gesamtwiderstand bei verschiedenen Geschwindigkeiten ist.
−	Energie kann man mit ganz verschiedenen Energieträgern kaufen. Die Heizung zum Beispiel kann man mit Heizöl, Gas, Holz-Pellets, elektrisch oder mit Fernwärme betreiben. Das Auto bekommt die Energie mit Benzin und eine Taschenlampe mit einer Batterie. Mit welchem Energieträger ist die Energie denn am billigsten?	+	<br>b) Wie groß ist der Rollwiderstand, der Luftwiderstand und der Gesamtwiderstand bei 20km/h und bei 40km/h?
−	{|class="wikitable" style="text-align: center"	+	<br>c) Zeichne in die beiden Schnittbilder die wirkenden Kräfte bei 25km/h und bei 50km/h ein. (<math>1\,\rm cm \hat = 50\,\rm N</math>) Diana hat mit Rad eine Masse von 50kg.
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	<br>d) Erkläre nun, warum Diana bei größeren Geschwindigkeiten auch fester treten muss.
−	Energieträger	+	<br style="clear: both" />
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	{|
−	Trägermenge	+	|
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	[[Datei:FahrradfahrerIn_Schnittbild.png|350px]]
−	Kosten pro Träger	+	|
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+	[[Datei:FahrradfahrerIn_Schnittbild.png|350px]]
−	Energiebeladung<br>(Heizwert)	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Kosten pro Energie<br>(in Cent/MJ)	+
−	!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Kosten pro Energie<br>(in Cent/kWh)	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Benzin	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1 Liter	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1,30 €	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	30 MJ/l	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Heizöl	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1 Liter	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	0,50 €	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	35 MJ/l	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Erdgas<br>(Haushalt)	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1 <math>m^3</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	0,66 €	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	40 <math>\rm MJ/m^3</math>	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Holz-Pellets	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1000 kg	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	230 €	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	14 MJ/kg	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	"Strom"	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	100.000 Coulomb	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1,73 €	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	230 J/C	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|-	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	Batterie	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	AA-Mignon 2300mAh	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	0,50 €	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	1,5 V	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
−	|style="border-style: solid; border-width: 4px "|	+
	|}		|}
−	==Fußnoten==	+	===[[Aufgaben zur Trägheit und geradlinig gleichförmiger Bewegung (Lösungen)|Lösungen]]===
−	<references />	+
−	==[[Aufgaben zum elektrischen Energietransport - Lösungen|Lösungen]]==	+

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Version vom 4. April 2019, 22:05 Uhr

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Aufgaben zur Trägheit und geradlinig gleichförmigen Bewegung

1 Anschnallen

Die Gurtpflicht beim Autofahren wurde in der Bundesrepublik Deutschland 1976 für die Vordersitze und 1984 für die Rücksitze eingeführt. Für Reisebusse gilt sie seit 1999.
Erkläre aus physikalischer Sicht die Funktion des Sicherheitsgurtes.

2 "Anschubsen"

Anna "schubst" eine liegende Münze auf dem Tisch an. Nach ungefähr einem Meter bleibt die Münze liegen. Wenn sie die Münze auf die Kante stellt und anschubst, dann rollt die Münze viel weiter.
Erkläre das mit Hilfe der wirkenden Kräfte auf die Münze.

3 Die Erddrehung

Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um sich selbst. Dadurch bewegen wir uns in Freiburg mit einer Geschwindigkeit von ca. 1000 km/h von Westen nach Osten.
a) Springe ich in Freiburg vom Boden hoch, dann berühre ich die Erde nicht mehr. Dann müßte sie sich doch mit 1000km/h unter mir wegbewegen? Erkläre warum das nicht so ist.
b) Wenn ein Flugzeug mit der Geschwindigkeit von 1000km/h von Osten nach Westen fliegt, dann steht es eigentlich still. Warum braucht es trotzdem Motoren, die es antreiben?

4 Ein Luftkissenball

Ein Luftkissenball bewegt sich auf der gezeichneten Bahn:
(1) Anschubsen
(2) Niemand berührt den Ball
(3) eine Rechtskurve
(4) Niemand berührt den Ball
(5) Anhalten

Zeichne für alle Phasen der Bewegung die wirkende Kraft mit einem Pfeil ein.

5 In der Straßenbahn

Peter fährt mit der Straßenbahn in die Schule.

• In welchen Situationen muss er sich festhalten, wann nicht?
• Erkläre dies mit den Begriffen Massenträgheit und Kraft.

6 Kinderwagen schieben

Manfred schiebt den Kinderwagen mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit. Dazu muss er mit einer Kraft von 10N drücken. Der Kinderwagen hat eine Masse von 7kg.
Zeichne in das Schnittbild des Kinderwagens alle wirkenden Kräfte ein. ([math]1\,\rm cm \hat = 10\,\rm N[/math] )

7 Flugzeug fliegen

Damit ein Airbus 350 mit konstant 900km/h fliegen kann wird er von zwei Triebwerken mit zusammen ca. 600kN angeschoben. Er hat eine Masse von ca. 150t.
Zeichne in das Schnittbild die wirkenden Kräfte maßstabsgerecht ein. ([math]1\,\rm cm \hat = 300000\,\rm N[/math])

8 Fahrrad fahren

Wenn Diana konstant mit einer großen Geschwindigkeit fahren will, dann muss sie auch "fest reintreten". Warum ist das wohl so?
a) Erkläre warum Diana langsamer wird, wenn sie aufhört zu treten.

Den Widerstand durch die Reibung der Räder am Boden nennt man Rollwiderstand, den Widerstand durch die Reibung an der Luft Luftwiderstand. Das Diagramm zeigt wie groß der Rollwiderstand, der Luftwiderstand und der Gesamtwiderstand bei verschiedenen Geschwindigkeiten ist.

b) Wie groß ist der Rollwiderstand, der Luftwiderstand und der Gesamtwiderstand bei 20km/h und bei 40km/h?
c) Zeichne in die beiden Schnittbilder die wirkenden Kräfte bei 25km/h und bei 50km/h ein. ([math]1\,\rm cm \hat = 50\,\rm N[/math]) Diana hat mit Rad eine Masse von 50kg.
d) Erkläre nun, warum Diana bei größeren Geschwindigkeiten auch fester treten muss.

Lösungen