Übungstest

Dieser Übungstest besteht aus 8 Fragen zu Umrechnen physikalischer Gleichungen.
Die Schwierigkeitsstufe ist leicht bis schwer.
Es können bei jeder Frage eine oder mehrere Antworten korrekt sein, aber nie alle.

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Potentielle Energie ist definiert als \(E_{pot}=m\cdot g\cdot h\), wobei \(g=9,81\,\frac{m}{s^2}\), \(h\) die Höhe und \(m\) die Masse ist. Wie gross muss die Masse \(m\) des Objektes, das auf einem Tisch mit der Höhe \(h=120\,cm\) liegt, sein, damit das Objekt eine potentielle Energie \(E_{pot}=700\,J\) hat? Nr. 3138
	\(m=59,5kg\)
	\(m=45,5kg\)
	\(m=132,3kg\)
	\(m=56,8kg\)
Lösungsweg \(120cm=1,2m\) Nun wird die Formel für die potentielle Energie nach m umgeformt \(m=\frac{E_{pot}}{g\cdot h}\) und die bekannten Werte eingesetzt \(m=\frac{700}{9,81\cdot 1,2}=59,5kg\)

4 erreichbare Punkte

Ein Objekt benötigt \(t=0,5\,min\), um eine Strecke \(s=23\,cm\) zurückzulegen. Mit welcher durchschnittlichen Geschwindigkeit \(v\) bewegt sich das Objekt fort? Nr. 3347
	\(v=0,00077\ \frac{m}{s}\)
	\(v=0,077\ \frac{m}{s}\)
	\(v=0,0077\ \frac{m}{s}\)
	\(v=0,77\ \frac{m}{s}\)
Lösungsweg In SI-Basiseinheiten umrechnungen \(s=23\,cm=0,23\,m\) \(t=0,5\,min=30\,s\) \(v=\frac{0,23}{30}=0,0077\,\frac{m}{s}\)

4 erreichbare Punkte

An einem mathematischen Pendel kann man die Erdbeschleunigung \(g=9,81m/s^2\) messen bzw. überprüfen. Sie ist definiert durch ,\(g=\(\frac{4\pi^2l}{t^2}\)\) wobei l die Fadenlänge und t die Schwingungsdauer angibt. Wie lang muss also der Faden sein, wenn ein Pendelschwung \(t=2,31s\) dauert? Nr. 3145
	\(l=1,325m\)
	\(l=13,25m\)
	\(l=132,5m\)
	\(l=132,5cm\)
	\(l=1,325cm\)
Lösungsweg \(g=\(\frac{4\pi^2l}{t^2}\)\), daraus folgt, dass \(l=\(\frac{gt^2}{4\Pi^2}\)\) Mit den bekannten Werten eingesetzt ergibt das \(l=\(\frac{9,812,31^2}{4\Pi^2}\)=1,325m\)

5 erreichbare Punkte

Welche Leistung \(P\) muss ein Körper mit der Masse \(m=55kg\) aufbringen, wenn er in einer Zeit von \(t=4s\) einen Höhenunterschied von \(h=950m\) überwindet? Nr. 3499
	\(P=28,97W\)
	\(P=53,4kW\)
	\(P=128,14kW\)
	\(P=113,4W\)
Lösungsweg Für Leistung gilt: \(P=\(\frac{W}{t}\)=\(\frac{m \cdot g \cdot h}{t}\)\) Eingesetzt ergibt das: \(P=\(\frac{55kg \cdot 9,81\frac{m}{s^2} \cdot 950m}{4s}\)=128 \;143,125W\)

4 erreichbare Punkte

Ein Auto fährt eine Strecke von 3,14 Kilometern in 20 Minuten. Berechne seine Durchschnittsgeschwindigkeit \(v\)! Nr. 2643
	\(v=0,000218\frac{m}{h}\)
	\(v=2,617 \frac{m}{s}\)
	\(v=26,617 \frac{m}{s}\)
	\(v=942,12 \frac{m}{h}\)
	\(v=9,42\, \frac{km}{h}\)
Lösungsweg 1. Umrechnen der Angaben in Basiseinheiten: \(t=1200s\) und \(x=3140m\) 2. Einsetzen in Formel: \(v=\frac{x}{t}=\frac{3140}{1200}\frac{m}{s}=2,61\bar{6}\frac{m}{s}=9,42\frac{km}{h}\)

5 erreichbare Punkte

Gemäß Newton's Gravitationsgesetz ziehen sich zwei Massen \(m_1, \ m_2\) im Abstand \(r\) (bezogen auf die Schwerpunkte) mit der Kraft \(F=G \frac{m_1 m_2}{r^2}\) an, wobei \(G \approx 6,674 \cdot 10^{-11} \frac{m^3}{kg \cdot s^2}\) die sogenannte Gravitationskonstante ist. Angenommen zwischen zwei Planeten mit Masse \(m_1=8,0 \cdot 10^{22} kg\) und \(m_2=2,6 \cdot 10^{23} kg\) wirkt eine Kraft von \(F=5,5 \cdot 10^{18} \ N\). Wie groß muss demnach der Abstand zwischen den Planeten sein. Nr. 1578
	\(r=5,0 \cdot 10^8 m\)
	\(r=2,5 \cdot 10^{17} m\)
	\(r=6,4 \cdot 10^{34} m\)
Lösungsweg Durch umstellen der Formel \(F=G \frac{m_1 m_2}{r^2}\) nach \(r\) erhält man \(r=\sqrt{ G \frac{m_1 m_2}{F}}\). Für die angegebenen Werte ergibt sich dann der Abstand \(r=5,0 \cdot 10^8 m\).

3 erreichbare Punkte

Löse die Gleichung \(\frac{\sqrt{a} x}{\frac{y}{z}}=b\) nach \(y\) auf! Nr. 1539
	\(y=\frac{\sqrt{a} \cdot x \cdot b}{z}\)
	\(y=\frac{\sqrt{a} \cdot x}{b \cdot z}\)
	\(y=\frac{\sqrt{a} \cdot x \cdot z}{b}\)
	\(y=\frac{a^2 \cdot b \cdot z}{x}\)
Lösungsweg Wir multiplizieren beide Seiten der Gleichung \(\frac{\sqrt{a} x}{\frac{y}{z}}=b\) mit \(\frac{y}{z}\) und erhalten \(\sqrt{a} x=b \frac{y}{z}\) Nun multiplizieren wir mit \(\frac{z}{b}\) und bekommen dadurch das Endergebnis \( \frac{\sqrt{a} \cdot x \cdot z}{b}=y\)

4 erreichbare Punkte

Wie schwer ist ein Objekt, welches 230 Höhenmeter in 40 Minuten überwindet und dabei eine Leistung \(P=130\,W\) aufbringt? Nr. 3186
	\(m=138,28\,kg\)
	\(m=125,34\,kg\)
	\(m=127,09\,kg\)
	\(m=119,31\,kg\)
	\(m=122,83\,kg\)
Lösungsweg \(P=\frac{W}{t}=\frac{E_{pot}}{t}=\frac{m\cdot g\cdot h}{t}\) Dies jetzt nach \(m\) umformen und einsetzen \(m=\frac{P\cdot t}{g\cdot h}=138,28\,kg\)

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