Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1997/98

Aufgabe 7 Energie, Umwelt, Mensch

7.1    Straßenverkehr

7.1.1 Berechnen Sie die kinetische Energie eines PKW (m=1500 kg), wenn er mit  einer Geschwindigkeit von 50 km/hfährt.

7.1.2 Der PKW erhöht seine Geschwindigkeit von 50 km/h auf 100 km/h
Ermitteln Sie, um welchen Faktor sich die kinetische Energie ändert.

7.1.3 Der PKW nähert sich mit der Geschwindigkeit von 100 km/h dem Ende eines Staus.
Beschreiben Sie, was beim plötzlichen Abbremsen des PKW mit den darin befindlichen Personen und Gegenständen passiert.
Begründen Sie Ihre Aussage mit Hilfe eines physikalischen Gesetzes.

7.1.4 Nennen Sie eine technische Möglichkeit, Verletzungsgefahren beiAuffahrunfällen zu vermindern

7.2 Luftdruck

7.2.1 Erläutern Sie ein Experiment zum Nachweis des Luftdrucks.

7.2.2 Ballons werden im Wetterdienst eingesetzt, um den Luftdruck und die Temperatur während des Aufstieges zu messen. Begründen Sie, warum der Ballon aufsteigt und geben Sie die wirkenden Kräfte an, die zum Aufsteigen führen.

7.3 Wechselstromgeneratoren

7.3.1 Ein Fahrraddynamo ist ein Wechselstromgenerator.

Bezeichnen Sie die gekennzeichneten Teile.

7.3.2 Erläutern Sie die Wirkungsweise.

7.3.3 Geben Sie die wesentliche Energieumwandlung an.

7.4 Radioaktive Strahlung

7.4.1 Leiten Sie eine Strahlenschutzmaßnahme aus den Eigenschaften der radioaktiven Strahlen ab.

7.4.2 Stellen Sie den Vorteilen der Kernenergienutzung die Sicherheitsrisiken gegenüber.

Lösung Aufgabe 7 Energie, Umwelt, Mensch
(Bitte beachten Sie den Hinweis am Ende der Seite)

7.1.

7.1.1.    geg.: m = 1500 kg; v = 50 km/h = 13,89 m/s
ges.: E_kin

Lösung:

7.1.2.      Die kinetische Energie erhöht sich auf das Vierfache, da E_kin~v² ist.

7.1.3.      Beim plötzlichen Abbremsen werden die Personen und Gegenstände in Fahrtrichtung beschleunigt (Trägheitsgesetz). Ein Körper ändert seinen Bewegungszustand nur dann, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt. Da dies nicht der Fall ist, versuchen die Körper, ihren Bewegungszustand beizubehalten.

7.1.4.      Eine technische Möglichkeit ist das Anschnallen mit Hilfe eines Gurtes.

 

7.2.

7.2.1.      Man nehme ein Wasserglas, fülle dies bis zum Rand mit Wasser. Dann legt man eine Postkarte darauf. Dreht man das Wasserglas um, bleibt der Deckel auf dem Glas, der Luftdruck drückt den Deckel auf das Glas.

7.2.2.      Der Ballon steigt auf, weil er mit einem Gas gefüllt ist, welches leichter als Luft ist.
Die dabei wirkenden Kräfte sind die Auftriebskraft und die Gewichtskraft des Ballons und der Gondel.
Die Auftriebskraft ist größer als die Gewichtskraft des Ballons, daher steigt der Ballon auf.

7.3.1.      1 - Andruckrolle
2 - Dauermagnet
3 - Induktionsspule

7.3.2.      Durch die Bewegung der Andruckrolle wird die Induktionsspule im Inneren des Fahrraddynamos bewegt. Damit befindet sie sich in einem sich ändernden Magnetfeld, in ihr wird also eine Spannung induziert.

7.3.3.    Kinetische Energie --> Elektrische Energie

 

7.4.

7.4.1.   Eigenschaft:
Radioaktive Strahlen durchdringen Stoffe

Schutzmaßnahme:
Spezielle Schutzanzüge bei der Arbeit mit radioaktiven Stoffen nutzen

7.4.2.

Alle Lösungen auf einen Blick

Hinweis: Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen des jeweiligen Autors und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösung.

Herzlichen Dank an meine Kollegin Ines Stiller, die diese Lösungen kritisch begutachtete.