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==Aufgaben zu Kräften==
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===Aufgaben zu den Grundlagen von mechanischen Wellen===
====Was ist Kraft?====
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Im Alltag wird oft der Begriff "Kraft" benutzt. Dabei ist aber nicht immer der physikalische Kraftbegriff gemeint. In vielen Fällen ist auch die in einem Gegenstand enthaltene Energie gemeint.
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*Woran kann man erkennen, dass im physikalischen Sinne eine Kraft wirkt?
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*Bei welchen der folgenden Aussagen ist der Begriff "Kraft" im physikalischen Sinne gemeint?
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:Bei welchen ist eher die Energie gemeint und bei welchen etwas ganz anderes?
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#Windkraftwerke werden oft in Küstennähe gebaut.
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* 1) Was sind die typischen Eigenschaften einer Welle?
#Er schiebt den Einkaufswagen mit voller Kraft nach vorne.
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#Die frischen Blätter leuchten in einem kräftigen Grün.
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#Kraft ihres Amtes verlieh sie ihm einen Orden.
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#Auch beim Basketball kann Krafttraining sinnvoll sein.
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#Die Schwerkraft zieht Mond und Erde zusammen.
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#Es herrscht ein Mangel an Fachkräften.
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#Benzin und Diesel sind Kraftstoffe für Motoren.
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#Sie tritt mit voller Kraft in die Pedale.
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#Mit freudiger Tatkraft gingen sie an's Werk.
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#In dieser Pflanze steckt eine große Heilkraft.
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====Luftballon====
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* 2) Erklären Sie die folgenden Begriffe anhand einer La Ola Welle in einem Stadion:
Paul hält einen Luftballon zwischen seinen Händen.
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**Transversal/Longitudinalwelle
:'''a)''' Wie verändert sich der Ballon durch das Festhalten?
+
**Phasengeschwindigkeit
:'''b)''' Schneide dann den Ballon frei und zeichne die Kräfte ein, die auf den Luftballon wirken.
+
**Wellenzug/homogene Welle
:'''c)''' Steht der Ballon unter Druck- oder unter Zugspanung?
+
**Amplitude
:'''d)''' Gib weitere Beispiele an, bei denen zwei gleichgroße Kräfte einen Körper verformen.
+
**Frequenz
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**Wellenlänge
  
====Tauziehen====
+
* 3) Geben Sie Beispiele für Longitudinal- und Transversalwellen an und erklären Sie den Unterschied.  
[[Datei:Aufgabe Kraft Tauziehen.jpg|798px]]
+
<br>Beide Mannschaften ziehen gleich stark. Die einzelnen Personen ziehen mit einer Kraft von <math>F_1=295\,\rm N \ ; \ F_2=380\,\rm N \ ; \ F_3=365\,\rm N \ ; \ F_4=210\,\rm N \ ; \ F_5=300\,\rm N \ ; \ F_6=150\,\rm N </math>
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:'''a)''' Schneide das Seil frei und zeichne die Kraftpfeile ein. Das Seil kannst du 19cm lang zeichnen. Die Kraftpfeile im Maßstab: <math>0{,}5\,\rm cm \ \widehat{=} \ 100 \,\rm N</math>.
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:'''b)''' Mit welcher Kraft zieht die 7. Person?
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:'''c)''' (Zusatzfrage) Wenn das Seil zu dünn ist, kann es auch reißen, was sehr gefährlich ist. Warum wird das Seil wohl am ehesten in der Mitte reißen?
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====Eine Tasche festhalten und loslassen====
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* 4) Machen Sie anhand der La Ola Welle in einem Stadion klar, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Kopplungsstärke der Schwinger, aber nicht von der Frequenz oder der Amplitude abhängt.  
[[Datei:Aufgabe Kraft Tasche halten.jpg|thumb|150px]]
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Maria hat ihre Schultasche gewogen, sie hat eine Masse von 3kg. Dann hebt sie sie hoch und hält sie fest. Als sie keine Lust mehr hat festzuhalten, läßt sie einfach los.
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:'''a)''' Schneide die Tasche frei und zeichne die wirkenden Kräfte ein. (<math>1\,\rm cm \ \widehat{=} \ 10 \,\rm N</math>)
+
::1) Vor dem Loslassen
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::2) Kurz nach dem Loslassen
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:'''b)''' Erkläre anhand der Zeichnungen, warum die Tasche erst fällt, wenn Maria losläßt.
+
  
====Eine Spielzeugpistole====
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* 5) Warum sind Longitudinalwellen in der Regel schneller als Transversalwellen?
[[Datei:Aufgabe Kraft Spielzeugpistole.jpg|thumb|300px]]
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Schaue dir die Zeichnung der Spielzeugpistole an.
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* 7) Wie kommt es dazu, dass bei einem Erbeben nach der ersten Erschütterungswelle noch eine zweite hinterherkommt?
:'''a)''' Wie funktioniert die Pistole?
+
 
:'''b)''' Schneide die Kugel frei und zeichne die auf sie wirkenden Kräfte ein.
+
* 8) Geben Sie je ein Beispiel für eine Kugel- und eine Kreiswelle an.  
::1) Vor dem Abdrücken
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::2) Nach dem Abdrücken
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* 9) a) Warum nimmt bei einer Kugelwelle die Intensität proportional zum Quadrat des Abstands ab und bei einer Kreiswelle nur proportional zum Abstand?  
:'''c)''' Erkläre mit den Zeichnungen von 1) und 2) die Wirkung auf die Kugel.
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::b) Ein Lautsprecher sendet eine kugelförmige Schallwelle mit einer Leistung von drei Watt aus. Wie groß ist die Intensität in einem Abstand von einem und von zwei Metern?
<br style="clear: both" />
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* 10) Geben Sie Beispiele für Wellen an, die näherungsweise Zylinder- oder ebene Wellen sind. (Wieso nur näherungsweise?)  
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* 11) Wie unterscheiden sich Oberflächenwellen und Schwerewellen bei Wasserwellen?
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* 12) Wie hängen Erregerfrequenz, Phasengeschwindigkeit und Wellenlänge zusammen?
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* 13) a) Wie groß sind die Wellenlängen der Schallwellen innerhalb des menschlichen Hörbereichs von 20Hz bis 20000Hz? (Recherchiere die Schallgeschwindigkeit in Luft!)
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::b)Wie verändern sich die Wellenlängen für Schallwellen im Wasser? (Schallgeschwindigkeit ca. 1500 m/s)

Version vom 24. Januar 2018, 08:36 Uhr

Aufgaben zu den Grundlagen von mechanischen Wellen

  • 1) Was sind die typischen Eigenschaften einer Welle?
  • 2) Erklären Sie die folgenden Begriffe anhand einer La Ola Welle in einem Stadion:
    • Transversal/Longitudinalwelle
    • Phasengeschwindigkeit
    • Wellenzug/homogene Welle
    • Amplitude
    • Frequenz
    • Wellenlänge
  • 3) Geben Sie Beispiele für Longitudinal- und Transversalwellen an und erklären Sie den Unterschied.
  • 4) Machen Sie anhand der La Ola Welle in einem Stadion klar, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Kopplungsstärke der Schwinger, aber nicht von der Frequenz oder der Amplitude abhängt.
  • 5) Warum sind Longitudinalwellen in der Regel schneller als Transversalwellen?
  • 7) Wie kommt es dazu, dass bei einem Erbeben nach der ersten Erschütterungswelle noch eine zweite hinterherkommt?
  • 8) Geben Sie je ein Beispiel für eine Kugel- und eine Kreiswelle an.
  • 9) a) Warum nimmt bei einer Kugelwelle die Intensität proportional zum Quadrat des Abstands ab und bei einer Kreiswelle nur proportional zum Abstand?
b) Ein Lautsprecher sendet eine kugelförmige Schallwelle mit einer Leistung von drei Watt aus. Wie groß ist die Intensität in einem Abstand von einem und von zwei Metern?
  • 10) Geben Sie Beispiele für Wellen an, die näherungsweise Zylinder- oder ebene Wellen sind. (Wieso nur näherungsweise?)
  • 11) Wie unterscheiden sich Oberflächenwellen und Schwerewellen bei Wasserwellen?
  • 12) Wie hängen Erregerfrequenz, Phasengeschwindigkeit und Wellenlänge zusammen?
  • 13) a) Wie groß sind die Wellenlängen der Schallwellen innerhalb des menschlichen Hörbereichs von 20Hz bis 20000Hz? (Recherchiere die Schallgeschwindigkeit in Luft!)
b)Wie verändern sich die Wellenlängen für Schallwellen im Wasser? (Schallgeschwindigkeit ca. 1500 m/s)