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Aufgabe 182 (Mechanik, Energie)
Ein Auto (m = 800 kg) fährt mit der Geschwindigkeit 100 km/h. Bestimmen Sie seine kinetische Energie.

Ein Stern

Aufgabe 183 (Mechanik, Energie)
Ein Körper bewegt sich reibungsfrei aus eine Höhe von 2,0 m herab. Welche Geschwindigkeit kann er unten maximal erreichen?

Zwei Sterne

Aufgabe 184 (Mechanik, Energie)
Eine Kraft von 40 N dehnt eine Feder um 8 cm. Wie groß ist die in der gespannten Feder gespeicherte Energie?

Zwei Sterne

Lösung nur mit Zugang

Aufgabe 186 (Mechanik, Energie)
autoEin Lieferwagen mit der Gesamtmasse 1,8t fährt mit konstanter Geschwindigkeit auf einer 2 km langen Strecke aus der Höhe 800 m über dem Meeresspiegel bis auf 600 m Höhe herab. Bereits ohne Einsatz der Bremsen tritt ein bremsender Kraftbetrag (Fahrtwiderstand) von 5,0 % des Gewichtskraftbetrages auf.
a) Berechnen Sie die Wärme, die die Bremsen des LKW bei der Abwärtsfahrt aufnehmen.
b) Wie viel Liter Wasser könnte man damit von 20°C auf 95°C erwärmen?

Drei Sterne

Lösung nur mit Zugang

Aufgabe 187 (Mechanik, Energie)
bild a) Eine Masse m soll senkrecht auf die Höhe h gehoben werden. Zu diesem Zweck wird sie längs der ersten Teilstrecke h1 gleichförmig so beschleunigt, dass sie darüber hinaus noch um die zweite Teilstrecke h2 steigt. Welcher Ausdruck ergibt sich für die erforderliche Beschleunigung a?
b) Ein Arbeiter wirft einen Sack mit der Masse 50 kg mit einem Kraftaufwand von 600 N auf die Schulter (Gesamthöhe 1,50 m). Welche Teilstrecke h1 hat er unter Kraftaufwand zu überwinden, und wie lange dauert der gesamte Vorgang?
 

Drei Sterne

Lösung nur mit Zugang

Aufgabe 188 (Mechanik, Energie)
Ein Schlitten der Masse 60 kg startet aus der Ruhe von einem Hügel aus 5 m Höhe und erreicht den Fuß des Hügels mit einer Geschwindigkeit von 6 ms-1.
Welchen Betrag an Energie hat er durch Reibung usw. verloren?

Zwei Sterne

Aufgabe 189 (Mechanik, Energie)
Ein Auto (Masse 900kg) nähert sich mit konstanter Geschwindigkeit von 90 km/h einer Steigung, als der Motor ausfällt. Wie lang darf der Anstieg (Steigungswinkel 8°) höchstens sein, damit das Auto das obere Ende der Steigung gerade noch erreichen kann?
Welche Geschwindigkeit hat das Auto, wenn es die ersten 200m der Steigung zurückgelegt hat?
 

Drei Sterne

Aufgabe 190 (Mechanik, Energie)
Welcher Wasserstrom in l/min ist erforderlich, wenn bei einem Gefälle von 4,5 m bei einer Wasserturbine eine Leistung von 70 kW abgenommen werden soll? Der Turbinenwirkungsgrad beträgt 80 %.

Zwei Sterne

Aufgabe 191 (Mechanik, Energie)
In einem Wasserkraftwerk wird Wasser an einer Staumauer angestaut und stürzt dann nach unten. Wie hoch müsste eine Staumauer sein, damit die potentielle Energie ausreicht, dass herabstürzende Wasser zu verdampfen (Die auftretenden Verluste bei den Energieumwandlungen werden vernachlässigt)?

Zwei Sterne

Lösung nur mit Zugang

Aufgabe 714 (Mechanik, Energie)
Der Körper K1 (m1 = 7,0 kg), der sich in der Höhe h = 7,5 m über B befindet, ist durch ein Seil mit dem Körper K2 (m2 = 2,0 kg) verbunden. Die Körper setzen sich zur Zeit t = 0 aus der Ruhe heraus in Bewegung.
K2 gleitet reibungsfrei auf einer schiefen Ebene mit dem Neigungswinkel Alpha = 30°.
Skizze a) Wann und mit welcher Geschwindigkeit v1 erreicht K1 den Punkt B? Mit welcher Kraft wird K2 auf der schiefen Ebene nach oben gezogen?
b) In B wird K1 abgetrennt. Nachdem der Körper K2 zur Ruhe gekommen ist, gleitet er wieder zurück.
Wann und mit welcher Geschwindigkeit erreicht K2 wieder die Ausgangslage A?
c) Der Körper K1 gleitet von B ab reibungsfrei in einer kreisförmigen Rinne BE mit dem Radius r = 4,8 m.
Welche Kraft übt K1 in C auf die Rinne aus?
d) Auf der horizontalen Strecke EQ gleitet K1 mit der Gleitreibungszahl µ = 0,20.
Berechnen Sie s = EP, wenn die Feder mit der Federkonstante D = 5,00*103 Nm-1 von K1 um PQ = 0,40 m zusammengedrückt wird.
 
 
 

Drei Sterne

Aufgabe 715 (Mechanik, Energie)
Zum Beseitigen baufälliger Mauern werden oft sogenannte Abrissbirnen verwendet. Das sind kleine, massereiche Körper, die an einem Stahlseil hängen. Sie werden ausgelenkt und schlagen nach dem Freigeben gegen die zu zerstörende Mauer.
Eine solche Abrissbirne mit der Masse 520 kg hängt an einem 6,80 m langen Seil mit vernachlässigbarer Masse. Das Seil wird um Alpha = 34° ausgelenkt. Aus diesem Zustand heraus wird die Birne freigegeben und stößt nach Durchlaufen ihrer tiefsten Lage gegen die 0,58 m davon entfernten Mauer. Die Bahn der Birne liegt in einer Ebene senkrecht zur Mauer. Die Birne darf als Massepunkt angesehen werden.

a) Beschreiben Sie die Energieumwandlungen bei einem schwingenden Fadenpendel.
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit und die kinetische Energie der Abrissbirne in ihrer tiefsten Lage.
c) Berechnen Sie die Geschwindigkeit und die kinetische Energie der Abrissbirne beim Stoß auf die Mauer.

In einem anderen Fall stößt die um 38,5° ausgelenkte Abrissbirne gleicher Masse und Seillänge mit der Geschwindigkeit 5,39 ms-1 auf einen Stein mit der Masse 18,4 kg. Der Stein liegt lose auf einer 6,85 m hohen Mauer lotrecht unter der Aufhängung der Birne. Der Stoß darf als elastische, gerade und zentral aufgefasst werden. Auch die Reibung darf vernachlässigt werden.

d) Erläutern Sie die Gültigkeit von Erhaltungssätzen beim zentralen elastischen Stoß.
e) Berechnen Sie die Geschwindigkeiten von Abrissbirne und Stein unmittelbar nach dem Stoß.
f) Berechnen Sie den größten Auslenkwinkel, den die Birne nach dem Stoß erreichen kann.
g) In welcher Entfernung von der Mauer und nach welcher Flugdauer trifft der Stein am waagerechten Erdboden auf?
h) Berechnen Sie den Winkel zwischen der Bahn des Steines und dem Erdboden beim Auftreffen.

Drei Sterne

Aufgabe 759 (Mechanik, Energie)

Auf einer horizontalen Luftkissenbahn befinden sich zwei Gleiter der Massen m1 und m2 in der Ruhelage. Zwischen diesen ist eine gespannte Feder angebracht. Nach dem Entspannen der Feder bewegen sich die Gleiter gleichförmig mit den Geschwindigkeiten u1 und u2 sowie den kinetischen Energien E1 und E2 in entgegen gesetzte Richtungen voneinander weg.
Reibungsverluste werden vernachlässigt.
a) Es gelten die Gleichungen

Formel

und

Formel

Leiten Sie diese Gleichungen her. Nutzen Sie dabei auch die Gleichungen

Formel

b) Unter welcher Bedingung ist die kinetische Energie des Gleiter 1 nach dem Stoß ungefähr Null?

 

Drei Sterne

Aufgabe 851 (Mechanik, Energie)
Ein Schlitten befindet sich in 20 m Höhe. Schlitten und Fahrer wiegen zusammen 45 kg. Am Ende der Abfahrt hat der Schlitten eine Geschwindigkeit von 10 km/h erreicht.
a) Berechne die beiden mechanischen Energien.
b) Berechne den Wirkungsgrad in Prozent!

Ein Stern

Aufgabe 852 (Mechanik, Energie)

Welche Energieform ist jeweils gespeichert?
a) aufgeladener Akku
b) Brot
c) Wärmflasche
d) Wasser im Stausee
 

Ein Stern

Aufgabe 853 (Mechanik, Energie)

Welche Energieumwandlungen findet jeweils statt?
- bei der elektrischen Zahnbürste
- in der Solarzelle
- beim Dynamo
- Holzkohlengrill
 

Ein Stern

Aufgabe 874 (Mechanik, Energie)
wassertank Zwei gleiche Behälter sind in Bodenhöhe mit einem Rohr verbunden, das durch ein Ventil verschlossen ist. Im linken Behälter befindet sich bis zur Höhe h Wasser. Diese Wassermenge hat gegenüber Boden eine bestimmte potenzielle Energie.
Nun wird das Ventil geöffnet und das Wasser strömt solange, bis in beiden Behältern das Wasser gleich hoch steht.
Wie hat sich die gesamte potenzielle Energie des Wassers gegenüber dem Boden verändert?
a) Sie wurde kleiner.
b) Sie ist unverändert.
c) Sie wurde größer.
 

Ein Stern

Aufgabe 895 (Mechanik, Energie)
Versuch Auf einer Luftkissenbahn befindet sich ein 200 g schwerer Gleitkörper, an dem über einen Faden und eine Rolle ein 10 g-Massestück befestigt ist. Das Massestück hängt 0,70 m über dem Boden und wird einfach losgelassen. 

 

Der Gleitkörper stößt nach 1,0 m am Ende der Bahn auf eine einseitig eingespannte Schraubenfeder, die den Körper bis zum Stillstand abbremst. Dabei wird sie um 4,0 cm eingedrückt.

Welche Federkonstante hat die Schraubenfeder?
(Die Bewegung läuft praktisch reibungsfrei ab)

Drei Sterne

Aufgabe 921 (Mechanik, Energie)
auto Ein Auto steht auf einem Hügel und rollt ohne Antrieb hinab. Es kommt mit der Geschwindigkeit v1 an. Als nächstes rollt das Auto noch mal den Hügel nach unten, diesmal aber nicht aus dem Stand, sondern mit einer Startgeschwindigkeit v2. Wie groß ist die Geschwindigkeit, mit der es diesmal unten ankommt?
  1. deutlich kleiner als die Summe der Geschwindigkeiten v1 und v2
  2. etwa die Summe der Geschwindigkeiten v1 und v2
  3. deutlich größer als die Summe der Geschwindigkeiten v1 und v2

Zwei Sterne

Aufgabe 929 (Mechanik, Energie)
Zeichne das Energiefluss-Schema für ein Auto.
Der Wirkungsgrad eines Autos beträgt etwa 30%. Was bedeutet diese Angabe? Erkläre dabei auch den Begriff "Energieentwertung".

Ein Stern

Aufgabe 939 (Mechanik, Energie)
wurf In einem Expermient rollt auf einer geneigten Ebene eine polierte, massive Stahlkugel mit etwa 1 cm Durchmesser von der Höhe h herunter und führt danach  einen waagerechten Wurf aus. Es wird die Geschwindigkeit der Kugel auf dem kurzen waagerechten Stück auf zwei verschiedene Arten bestimmt:
1. Es wird die potenzielle Energie der Kugel am Startpunkt mit der kinetischen Energie auf dem waagerechten Teil gleichgesetzt und daraus die Geschwindigkeit bestimmt. h ist die Starthöhe.

formel

2. Es wird aus der Gleichung für die Wurfparabel die Abwurfgeschwindigkeit bestimmt. x ist die Wurfweite, y ist die Wurfhöhe (negativ).

formel

Es werden die beiden berechneten Geschwindigkeiten verglichen. Welche Relation gilt?
a) v1 < v2
b) v1 = v2
c) v1 > v2

 

Zwei Sterne

Aufgabe 962 (Mechanik, Energie)
auto
Ein Auto wird ohne angezogene Handbremse und ohne eingelegten Gang auf einer leicht abschüssigen Straße abgestellt. Das Auto fängt von alleine an zu Rollen und kommt auf dem waagerechten Teil der Straße wieder zum Stehen.
Ordnen Sie den Zahlen 1 bis 15 die richtigen Begriffe zu.
Vor dem Losrollen hat das Auto nur __1__ Energie. Während es den Berg hinunter fährt, wandelt es die __2__ Energie in __3__ Energie und in __4__ um. Die __5__ Energie entsteht durch __6__ und die __7__ durch Reibungsarbeit.
Am Ende des Hügels ist die __8__ Energie bezüglich dem geraden Straßenabschnitt gleich __9__. Das Auto hat auf Grund seiner __10__ nur noch __11__ Energie.
Auf dem waagerechten Straßenteil wandelt das Auto seine __12__ Energie vollständig in __13__ durch __14__ um. Wenn das Auto wieder steht, ist die komplette potentielle Energie vor dem Losrollen in Wärmeenergie umgewandelt worden. Diese Energie ist nicht mehr nutzbar und wird als __15__ Energie bezeichnet.

 

Ein Stern

Aufgabe 963 (Mechanik, Energie)
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Das Pendel hängt in der Gleichgewichtslage.

(Bild
1
von 4)
Die Kugel eines Fadenpendels mit 1,2 m Länge  wird aus der Gleichgewichtslage nach links bis in die Waagerechte ausgelenkt und zurück beschleunigt. Bei einer Auslenkung von 90 cm wird die Kugel losgelassen.
Welche Geschwindigkeit muss die Kugel im Punkt 3 mindestens haben, damit sie gerade so eine Kreisbahn schafft?
Reibungsverluste und Rotationsenergie bleiben unberücksichtigt.
 
 
 

Drei Sterne

Aufgabe 964 (Mechanik, Energie)
Ergänze die jeweils wichtigsten Energieformen, die in den folgenden Beispielen umgewandelt werden.
energie

Ein Stern

Aufgabe 979 (Mechanik, Energie)
Ein Akrobat mit 70 kg Masse fällt aus einer Höhe von 4 m  auf ein Trampolin. Das Trampolin kann als Feder mit der Federkonstante 4000 N/m betrachtet werden.
Mit welcher Geschwindigkeit trifft der Akrobat auf das Trampolin und wie weit wird dieses eingedrückt?

Zwei Sterne

Aufgabe 997 (Mechanik, Energie)
diagramm
Ein Ball wird fallen gelassen und springt zwei mal wieder hoch. Dafür wurde das Energie-Zeit-Diagramm für die potenzielle Energie, die kinetische Energie und die Spannenergie aufgezeichnet. Die Luftreibung des Balles während der Flugphasen wird nicht berücksichtigt.
a) Welche Energieform ist im Diagramm grün, rot bzw. blau dargestellt?
b) Tragen Sie in das Diagramm mit einer weiteren Farbe die Summe der drei dargestellten Energieformen ein.
c) Schätzen Sie mit Hilfe der Kurven ab, welcher Bruchteil der Bewegungsenergie bei der ersten Reflexion am Boden in Wärmeenergie umgewandelt wird.
 

Ein Stern

Aufgabe 1000 (Mechanik, Energie)
steinschleuder
Eine Steinschleuder wird aus einer Holzgabel und zwei gleichen Federn gebaut. Die Federn haben jeweils dieselbe Federkonstante D und die Muskelkraft zum Spannen der Schleuder ist auf Fmax begrenzt.
a) Zeigen Sie, dass die maximale Spannenergie
formel
ist.
b) Zeigen Sie durch eine Energiebetrachtung, dass die maximale Abwurfgeschwindigkeit eines Stein der Masse m gleich
formel
ist.

Drei Sterne

Aufgabe 1019 (Mechanik, Energie)
obere muehle "Am linken Regnitz-Arm im Weltkulturerbe Bamberg befinden sich vis á vis des berühmten Brückenrathauses die Oberen Mühlen. Was "oberflächlich" kaum zu ahnen ist: Hier wird in sechs bis sieben Metern Tiefe völlig emissionsfrei Strom für rund 1.000 Vier-Personen-Haushalte erzeugt." (Quelle: Joseph-Stiftung).
Durch die vier Turbinen strömen in einer Sekunde im Durchschnitt 27,5 m³ Wasser. Bei einem Wirkungsgrad von 85% beträgt die elektrische Leistung der gesamten Anlage 300 kW. Wie groß ist die Fallhöhe des Wassers beim Durchströmen der Turbinen?
(Bildautor: Bernhard Schneider)

Zwei Sterne

Aufgabe 1023 (Mechanik, Energie)
ReifenGute Reifen erreichen auf trockenem Asphalt eine Haftreibungszahl von 0,85. Ein Auto mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h wird mit maximaler Bremskraft abgebremst. Durch ABS wird ein Blockieren der Räder verhindert.
Wie lang ist der reine Bremsweg, bis das Auto eine Geschwindigkeit von 50 km/h erreicht hat?

Drei Sterne

Aufgabe 1043 (Mechanik, Energie)
pendel
Ein Pendelkörper wird zur Seite ausgelenkt und dann losgelassen.
Beschreiben Sie die Energieumwandlungen vom Anheben bis zum Stillstand des Pendels.
 

Ein Stern