Lösung Schriftliche Abschlussprüfung Physik 2001/2002 Aufgabe 6

Aufgabe 6 Mechanik

6.1 Für jeden PKW wird sein Beschleunigungsvermögen mit der Angabe der Zeit beschrieben, die er für das Erreichen der Geschwindigkeit von 100 aus dem Stillstand benötigt. Das Diagramm enthält dazu die entsprechenden Angaben für zwei Fahrzeuge. Die Beschleunigung wird als konstant angenommen.

6.1.1 Ermitteln Sie die Zeit, die Fahrzeug A zum Erreichen der Geschwindigkeit von 100 benötigt.

6.1.2 Welches Fahrzeug wird am stärksten beschleunigt? Begründen Sie.

6.1.3 Berechnen Sie die Beschleunigung für Fahrzeug B.

6.1.4 Zeichnen Sie für die Bewegung von Fahrzeug B ein zugehöriges Beschleunigung - Zeit - Diagramm.

6.1.5 Berechnen Sie den Weg, den Fahrzeug B in den ersten 6 Sekunden zurücklegt.

Für 6.1 erreichbare BE: 12

6.2 Die Geschwindigkeit auf einer Straße vor einer örtlichen Mittelschule wurde auf 30 begrenzt.

6.2.1 Berechnen Sie die Zeit, die ein Schüler zum Überqueren der 5 m breiten Straße benötigt, wenn er sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 4 bewegt. Geben Sie das Ergebnis in Sekunden an.

6.2.2 Ein PKW - Fahrer beobachtet den Schüler in einer Entfernung von 50 m beim Betreten der Fahrbahn. Er nähert sich mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit.
Muss der Fahrer die Geschwindigkeit verringern, damit der Schüler die Straße gefahrlos überqueren kann? Begründen Sie.

6.2.3 Die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs beträgt 30 . Aufgrund eines unvorhergesehenen Ereignisses muss der Fahrer eine Vollbremsung mit einer Bremsverzögerung von 8 einleiten. Bis zur Betätigung des Bremspedals vergeht eine Zeit von 0,8 s.
Berechnen Sie den Anhalteweg.

Für 6.2 erreichbare BE: 11

6.3 Nennen Sie zwei praktische Beispiele für Bewegungen mit konstantem Betrag der Geschwindigkeit.

Für 6.3 erreichbare BE: 2

6.1.2 Das Fahrzeug A wird am stärksten beschleunigt, da sich seine Geschwindigkeit gegenüber Fahrzeug B in der gleichen Zeit schneller ändert.

6.1.3 Ges.: a für Fahrzeug B
geg.: v = 100 km/h = 27,78 m/s
t = 14 s

Lösung:

Die Beschleunigung des Fahrzeuges B beträgt rund 2 m/s².

6.1.5 ges.: s
geg.: t = 6s
a = 1,984 m/s²

Lösung:

Fahrzeug B legt in den ersten 6 s einen Weg von rund 36 m zurück.

6.2.1 Der Schüler bewegt sich mit einer gleich bleibenden Geschwindigkeit über die Straße.
Ges.: t
geg.: s = 5m
v = 4 km/h = 1,11 m/s

Lösung:

Der Schüler benötigt zum Überqueren der Fahrbahn etwa 4,5 s.

6.2.2 Das Fahrzeug führt eine gleichförmige Bewegung aus.

Für die Lösung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Hier wird die Zeit berechnet, die der Autofahrer für die verbleibenden 50 m bis zum Zusammentreffen mit dem Schüler auf der Straße benötigt. Ist diese Zeit kürzer als die Zeit, die der Schüler für das Überqueren der Straße benötigt, muss der Autofahrer seine Geschwindigkeit verringern.

Ges.: t
Geg.: s = 50 m
v = 30 km/h = 8,33 m/s

Lösung:

Der Fahrer muss die Geschwindigkeit nicht verringern, da er bis zum Schüler 6 s benötigt, der Schüler aber bereits nach 4,5 s die Fahrbahn überquert hat.

6.2.3 Ges.: s

geg.: t₁ = 0,8s
v₁ = 30 km/h = 8,33 m/s
a = 8 m/s²

Lösung:
1. Berechnung des Reaktionsweges (gleichförmige Bewegung):

2. Berechnung des Bremsweges (Gleichmäßig beschleunigte Bewegung):

3. Berechnung des Anhalteweges

Der Anhalteweg beträgt 11 m.

6.3 - Bewegung eines Gegenstandes auf einem Förderband
- Bewegung der Gondel eines Riesenrades, wenn es in normaler Fahrt ist.

Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen von , Georg-Schumann-Schule in Leipzig, und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus.Herzlicher Dank gilt Herrn Schönbach, Herrn Schumann und Herrn Genscher, die die vorliegenden Lösungen begutachteten. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösungen. In Klammern stehende und kleiner gedruckte Lösungen betrachtet der Autoren auch als möglich bzw. sind als Kommentar gedacht. Wir freuen uns über jeden Hinweis zur Verbesserung dieser Musterlösungen. Bitte senden Sie uns eine Email, Betreff: Prüfung 2002