Prüfungsvorbereitung Physik:
Beschreibung von Bewegungen
Theoriefragen: Diese Begriffe musst du auswendig in ein bis zwei Sätzen erklären können.
a) Physikalische Grösse b) Formel
c) Geschwindigkeit
d) Durchschnittsgeschwindigkeit e) Momentangeschwindigkeit f) Gleichförmige Bewegung
g) Welche Formeln gilt/gelten für die gleichförmige Bewegung?
h) Beschleunigung
i) Gleichmässig beschleunigte Bewegung
j) Welche Formeln gilt/gelten für die gleichmässig beschleunigte Bewegung?
k) Freier Fall
l) Unter welchen Bedingungen spricht man von einem «freien Fall»?
m) Welche Formeln gilt/gelten für den freien Fall?
n) Fallbeschleunigung
Physikalische Grössen: Diese physikalischen Grössen musst du kennen, mit Symbolen und Einheiten.
Symbol Einheit Symbol Einheit
Weg Zeit
Geschwindigkeit Beschleunigung
Fallbeschleunigung
Fähigkeiten: Diese Fähigkeiten musst du beherrschen.
F Formeln umformen
F Gleichungen für physikalische Situationen aufstellen und lösen F Zahlenwerte mit Einheiten einsetzen und richtig ausrechnen F Diagramme zeichnen und interpretieren
Formeln: Diese Formeln musst du umformen und anwenden können.
Die Formeln selbst musst du nicht auswendig können, sie stehen auf dem Prüfungsblatt. Ebenfalls auf dem Prüfungsblatt stehen die Werte für die Fallbeschleunigung an verschiedenen Orten.
s = v · t s = s0 + v · t v = a · t s = · a · t2 Fallbeschleunigungen in :
Erde (Nordpol) 9.83 Erde (Europa) 9.81 Erde (Äquator) 9.78
Mond 1.62 Venus 8.83 Mars 3.73
€
21
€
m s2
s [m]
200
100
0
0 20 40 t [s]
Übungsaufgaben:
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1. Die Erde benötigt ein Jahr, um einmal um die Sonne zu kreisen. Dabei legt sie eine Strecke von 937'000'000 km zurück.
Berechne die Geschwindigkeit der Erde auf dieser Bahn.
2. Max und Moritz fahren einander mit dem Velo entgegen. Max startet am Ort s1 = 0 mit 2.0 , Moritz am Ort s2 = 20.0 m mit 3.0 .
a) Zeichne beide Bewegungen in einem Diagramm auf. (Achsen vollständig beschriften!) b) Wo und wann treffen sie sich?
3. Die Startbahn für ein Flugzeug auf einem Flugzeugträger hat eine Länge von 280 m. Das Flugzeug verlässt das Deck mit einer Geschwindigkeit von 504 . Wir nehmen an, die Bewegung sei gleichmässig beschleunigt.
a) Wie gross ist die Beschleunigung?
b) Wie lange dauert der Beschleunigungsvorgang?
4. «Das schnellste Auto der Welt ist jetzt ein Tesla: Von 0 auf 96 in 2.4 Sekunden: Die P100D-Modelle der Tesla S und X sind dank einem neuen Software-Update schneller als der McLaren P1 und damit das schnellste serienmässige Auto des Planeten. Für alle, die dank des Rekords am Turbo-Tesla interessiert sind: Ihn gibt's ab gut 140'000 Fr. Er kommt mit einer Batterieladung 613 Kilometer weit.»
(Blick, 13.1.2017)
a) Wie gross ist die Beschleunigung?
b) Welche Strecke legt er während dem Beschleunigungsvorgang zurück?
5. Ein Auto bremst bei 60.0 plötzlich und kommt nach 70.0 m zum Stehen.
a) Wie gross war die Verzögerung (negative Beschleunigung)?
b) Wie lange dauerte der Bremsvorgang?
6. Hier siehst du die Bewegung von Objekt A in einem Dia- gramm dargestellt.
a) Gib in den Abschnitten und die Geschwindigkeit an.
b) Wann müsste Objekt B (v = 10.0 , in Gegenrichtung) bei s = 200 m starten, so dass sie sich zur Zeit t = 30.0 s treffen? (Lösung bitte auch ins Diagramm einzeichnen.)
7. Ein Ball wird senkrecht nach oben geworfen und erreicht eine Höhe von 25.0 m.
Mit welcher Anfangsgeschwindigkeit wurde er abgeworfen?
€
ms
€
ms
€
kmh
€
kmh
€
kmh
ms
KSA, 2. Klasse S: Prüfungsvorbereitung 1 3 sgamper
0 0.1 0.2 0.3 t [s]
s [m]
0.6 0.4 0.2 0
a [ ] 15 10 5 0 ms2
0 0.1 0.2 0.3 t [s]
8. Skizziere die Graphen im s-t-, v-t-, und a-t-Diagramm für die Bewegung eines Körpers, der mit 10.0 zu Boden fällt. Wähle das Koordinatensystem so, dass die Fallbewegung zur Zeit t = 0 an der Stelle s = 0 beginnt und positive Werte für s nach unten (in Bewegungsrichtung)
zunehmen.
Hinweis: Vergegenwärtige dich anhand einer Skizze, wie dieses Koordinatensystem aussieht!
9. Eine Kugel wird mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 nach oben geworfen. Vergleiche die Wurfhöhen auf Mond und Erde!
10. «Usain Bolt hat mit Weltrekord den 100-m-Lauf an den Olympischen Spielen in Peking gewon- nen. Der 21-jährige Jamaicaner siegte in 9.69 Sekunden vor Richard Thompson aus Trinidad und Tobago.» NZZ, 16.8.2008
Nehmen wir an, dass er die ersten 20 m gleichmässig beschleunigt und den Rest mit gleichför- miger Geschwindigkeit zurückgelegt hat.
a) Wie gross war seine Durchschnittsgeschwindigkeit?
b) Wie gross war die erreichte Höchstgeschwindigkeit?
c) Wie gross war die Beschleunigung?
d) Wie lange dauerte die Beschleunigungsphase?
e) Zeichne ein v-t-Diagramm für die Bewegung von Usain Bolt.
11. Eine Münze wird in einen Schacht fallengelassen. Man hört sie nach 5.8 s aufschlagen.
Berechne die Tiefe des Schachts.
Hinweis: Hier muss eine quadratische Gleichung aufgestellt und gelöst werden.
Lösungen:
1. = 29.7
2. a)
b) Nach 4.0 s bei 8.0 m ms2
v=s
t =937’000’000 km
365 ⋅ 24 h =106’963 kmh
€
kms v [ ]
3 2 1 0
€
ms
0 0.1 0.2 0.3 t [s]
Moritz Max s [m]
20 10 0
0 1 2 3 4 5 t [s]
0 0.1 0.2 0.3 t [s]
a
!
sm2"
15 10 5 0 0.1 0.2 0.3 t [s] 0
s [m]
0.6 0.4 0.2 0 3. a)
b)
4. a) b)
5. a)
b)
6. a) Abschnitt : Abschnitt : 0
b) zur Zeit t = 20 s
7. Bewegung umkehren, freier Fall aus 25 m Höhe:
8.
9. ca. 6mal höher auf dem Mond
a= v2
2⋅s =
(
140 ms)
22⋅280 m=35.0 m s2
t=v a=
140 m s 35.0 m
s2
=4.00 s
a=v t =
3.6 96 m s
2.4 s =11.1 ms2 s= 1
2⋅a⋅t2=v⋅t 2 =
3.6 96 m s⋅2.4 s
2 =32 m
a=v2
2s =
(
16.7 ms)
22 ⋅ 70 m =− 2.0 m s2 t=2⋅s
v =2 ⋅ 70 m 16.7 ms =8.4 s
v=Δs
Δt =100 m
20 s =5.0 ms
€
v = 2⋅g⋅s = 2⋅9.81 m
s2 ⋅25 m = 22 m
s =80 km h
sMond sErde =
v02 2⋅gMond
v02 2⋅gErde
= gErde gMond =
9.81 m s2 1.6 m
s2
=6.1
0 0.1 0.2 0.3 t [s]
v
!
ms"
3 2 1 0
s [m]
200
100
0
0 20 40 t [s]
KSA, 2. Klasse S: Prüfungsvorbereitung 1 5 sgamper 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t [s]
v
!
ms"
12 10 8 6 4 2 0
10. a)
b) (die Bewegung ist in der ersten Phase gleichmässig beschleunigt) s2 = v · t2 (die Bewegung ist in der zweiten Phase gleichförmig)
t = t1 + t2 t2 = t – t1
in die zweite Gleichung einsetzen ergibt: s2 = v ·(t - t1) die erste Gleichung nach t1 auflösen ergibt:
in s2 = v ·(t - t1) einsetzen ergibt : umformen und nach v auflösen ergibt:
v · t = s2 + 2 ·s1
c) d) e)
11. Þ
Þ Þ
Þ
Þ
Þ Quadratische Gleichung, nach s auflösen ergibt: s = 142 m v=Δs
Δt =100.0 m
9.69 s =10.3 ms =37.2 kmh
€
s1=v⋅t1 2
€
t1=2⋅s1 v
€
t1=2⋅s1
v
€
s2 =v⋅(t−2⋅s1
v )=v⋅t−2⋅s1
v=s2+2⋅s1
t =80 m + 2 ⋅ 20 m 9.69 s
=12.4 ms
a= v2
2⋅s1=
(
12.4 ms)
22⋅20 m =3.8 m s2 t1=v
a=12.4 ms 3.8 m s2
=3.2 s
t=tStein+tSchall= 2⋅s
g + s
vSchall
t− s
vSchall= 2⋅s g
2⋅s
g = t− s vSchall
#
$%% &
'((
2
=t2−2⋅ t⋅s vSchall+ s2
vSchall2 2⋅s=g⋅t2−2⋅g⋅t⋅s
vSchall +g⋅ s2 vSchall2 2⋅vSchall2 ⋅s=g⋅vSchall2 ⋅t2−2⋅vSchall⋅g⋅t⋅s+g⋅s2
g⋅s2−2⋅vSchall(g⋅t+vSchall)⋅s+g⋅vSchall2 ⋅t2=0
