Physik Klausur 02.03.2004 - Lernthread

[\o.]

Ich nehme an, dass die Englische Fassung der duetschen gleicht, habe mir die englische ausgedruckt.

Zu 1:

[tex] \frac{100 + x} {2} = 200 \\ 100 + x = 400 \\ x = 300 [/tex]

Wobei x die gesuchte konstante Geschwindigkeit der zweiten Runde ist. Macht das Sinn oder denke ich mir das zu einfach?

1.b) Durchschnittsbeschleuigungsvektor von B zeigt m.E. nach links, da zu einer gleichförmigen Bewegung (v=const) auch eine konstante Beschleunigung gehört.

Selbe Begründung für den zweiten Teil von b), wobei da noch dazukommt, dass die gemittelte Beschleunigung von B größer sein muss, da v auch größer ist.

2a.) Der Vektorpfeil müsste parallel zur Tangente sein, am Schwerpunkt des Autos ansetzen und entgegen der Fahrrichtung zeigen, da es sich um einen Bremsvorgang (=negative Beschleunigung) handelt.

b.)

[tex] F = m\cdot a \\ F_ {z} = m\cdot a_{Radial} \\ F_ {z} = 50kg\cdot \frac{(5\frac{m} {s})^{2}} {R} \\ F_ {z} = 50\cdot \frac{25} {R} (ohne Einheiten) \\ [/tex]

Jetzt sieht man, dass abhängig vom Radius, also der Seillänge die Belastung steigt. Angenommen, sie verteilt sich genau zu 50% auf je eins der Seile, dann haben wir 625 N Belastung oder mehr.

Sinnvoll oder völlig falsch?

[Dennis Worry]

3.a)

Formeln:

[tex] F_{N} = m\cdot g\cdot cos(\alpha ) \\ F_{r} = \mu \cdot F_{N} \\ F_{Hangab} = m\cdot g\cdot sin(\alpha ) [/tex]

Ansatz:

[tex]F_{Hangab} + F_{r} = F_{ges}[/tex]

Einsetzen liefert: 571,97 N

Korrekt?

3.b)

Formeln:

[tex] W_{Hangab} = m\cdot g\cdot h \\ W_{Reib} = \mu\cdot m\cdot g\cdot s \\ [/tex]

Ansatz:

[tex]W_{Hangab} + W_{Reib} = W_{ges} \\ s = h/sin(\alpha )[/tex]

Liefert:
s = 5,87 m

[tex]W_{ges} =2452,5 + 713,185 J = 3165,69 J[/tex]

Endlösung: 612 kJ pro 100g -> 6120 J für das Kilo italienische Meterware auf Hartweizenbasis.

[tex]\frac{6120000 J } {3165,69} [/tex]
Vorher: 3492,99 J

Liefert: 1933 Sätze à 50kg. Vorher: 175,21 Sätze à 50kg.

[oo]

1a)
Gewünscht ist durschschnittsgeschwindigkeit [tex]\bar a = 2v_1 = \frac{s_1 + s_2}{t_2 + t_1} = \frac{2s_1}{t_1 + t_2}[/tex]. Also ist [tex]v_1 = \frac{s_1}{t_1 + t_2}[/tex]. t2 muss dann Null sein. Geht also nicht!

1b)
Beschl. von Wagen B zeigt nach recht, das dich der Geschwindigkeitsvektor von B verkürzt. Beschleunigung ist Änderung der Geschwindigkeit und kann durchaus in die entgegengesetzte Richtung zeigen.

Der Betrag der Beschl. von Wagen A ist größer, weil die Änderung des Geschwindigkeitsvektors größer ist.

2a)
Die Geschwindigkeit wird verringert, also zeigt der Vektor tangentiall zur Bahn nach "hinten". Dazu addiert sich die Zentripetalbeschl., die die Richtung des Geschwindigkeitsvektors ändert auf der gekrümmten Bahn.

2b)
Am untersten Punkt der Bahn wirkt nach unten zusätzlich zur Gewichtskraft noch die Zentrifugalkraft. Also ist die Gesamtbelastun größer als 500 N.

3a)
Vorsicht: Die Reibung hängt von der Normalkraft ab. Und die beträgt [tex]\mu mg \cos(45)[/tex]!
Ergebnis: Kraft beträgt 554,93N.

3b)
die Arbeit beträgt 3924J
Wilfried muss die Übung 1560 Mal wiederholen.

4a)
f 4 Hz. Federkraft ist gleich Zentrifugalkraft!

4b)
Elastische Energie der Feder beträgt 70% der kin. Energie der Anordnung.

5a)
Hier gilt Drehimpulserhaltung! Die Dicke der Scheiben schein überflüssig zu sein in der Aufgabe. Oder gehts nur darum, dass
d viel kleiner ist als R???

Frequenz beträgt 0,375 1/s.

5b)
159,73J

6a)
h sind 16926 km.

6b)
Der Breitengrad beträgt wohl 9,496 Grad.
Und man braucht 18,955 also 19 Satelliten.

7a)
Wellenzahl 2pi/3 1/m
Frequenz 1/2 Hz
Amplitude: 2 m.

7b)
Die Wellen breitet sich wohl in die neg. Richtung aus, wegen der pos. Wellenzahl.
Weiß nicht ob das richtig ist.
FRAGE: Wie stellt man die Gleichung auf?
Und: immer wenn man die Wellenzahl aus Diagrammen abliest, ist sie pos! D. H. es dürfte nur Wellen geben, die sich neg. reitung ausbreiten. Dem ist nicht so. Bitte um Erklärung!

8a)
siehe Seite 222 im Vorlesungsmanuskript!

8b)
einmal eingesetzt bekommt man 2,022 Grad als Differenz.

9a)
Brennweite beträgt 2cm.
n ist 1,5.

9b)
zeichnerisch komme ich auf Verhältnis von Bild:Original von 2:1
und auch über die Beziehung [tex]\frac{1}{a} + \frac{1}{a'} = \frac{1}{f}[/tex].
10a)
649nm ROT

10b)
31,25cm.

So, das sind meine Ergebnisse. Ohne Gewähr versteht sich.
Ich bitte an der Stelle auch um evtl. Korrektur (und Klärung von Fragen bei 7 und 9) durch Online-Betreuer. Danke!

[Dennis Worry]

1a)
Gewünscht ist durschschnittsgeschwindigkeit [tex]\bar a = 2v_1 = \frac{s_1 + s_2}{t_2 + t_1} = \frac{2s_1}{t_1 + t_2}[/tex]. Also ist [tex]v_1 = \frac{s_1}{t_1 + t_2}[/tex]. t2 muss dann Null sein. Geht also nicht!

1b)
Beschl. von Wagen B zeigt nach recht, das dich der Geschwindigkeitsvektor von B verkürzt. Beschleunigung ist Änderung der Geschwindigkeit und kann durchaus in die entgegengesetzte Richtung zeigen.

Der Betrag der Beschl. von Wagen A ist größer, weil die Änderung des Geschwindigkeitsvektors größer ist.

Das war mir an der ganzen Aufgabe unklar. Die Durchschnittsbeschleunigung bezieht sich also auf den gesamten Stoßprozess von Vorher->Aufprall->Nachher! Dann ist der Betrag der MBeschl. größer bei A, weil die DIfferenz von v größer ist.

Zur ersten Aufgabe von b.) Wieso? Um die Geschwindigkeit vorher zu halten, musste Wagen B ja auch konstant beschleunigt werden, der Betrag dieser Beschleunigung ist uns nicht bekannt, daher können wir auch nur anhand des Geschw.-Vektors diese abschätzen. Und die Änderung der Geschwindigkeit während/nach dem Aufprall bedingt nciht unbedingt eine Vorzeichenänderung des Durchschnittsbeschleunigungsvektor, abhängig davon, wie groß die konstante Beschleunigung vor dem Aufprall war.

Meine Erklärung wird Quark, wenn es sich herausstellt, dass zum halten der geschwindigkeit vor dem Aufprall keine konstante Beschleunigung notwendig ist....

3b) Wieso 1560 mal und nicht 156? Ich hatte nur andere Werte, aber das Komma bleibt Eigentlich an dersleben Stelle, oder nicht?

[oo]

[
Das war mir an der ganzen Aufgabe unklar. Die Durchschnittsbeschleunigung bezieht sich also auf den gesamten Stoßprozess von Vorher->Aufprall->Nachher! Dann ist der Betrag der MBeschl. größer bei A, weil die DIfferenz von v größer ist.

Das war so meine erste Idee, hoffentlich auch richtig

[Dennis Worry]

3a)
Vorsicht: Die Reibung hängt von der Normalkraft ab. Und die beträgt [tex]\mu mg \cos(45)[/tex]!
Ergebnis: Kraft beträgt 554,93N.

3b)
die Arbeit beträgt 3924J
Wilfried muss die Übung 1560 Mal wiederholen.

Zu 3a):

[tex]F_{N} = \mu mg \cos(45)[/tex] klingt einleuchtend und logisch, steht aber nirgends. Hergeleitet?

Zu 3b) Wieso 1560 mal und nicht 156? Basierend auf deinem Zahlendreherwert. Ich hatte 175 blablabla, aber das Komma befindet sich immernoch nach 3 Dezimalstellen da, auch bei deinen Werten.

ZU 3a)

[oo]

Zu 3a):

[tex]F_{N} = \mu mg \cos(45)[/tex] klingt einleuchtend und logisch, steht aber nirgends. Hergeleitet?

Zu 3b) Wieso 1560 mal und nicht 156? Basierend auf deinem Zahlendreherwert. Ich hatte 175 blablabla, aber das Komma befindet sich immernoch nach 3 Dezimalstellen da, auch bei deinen Werten.

Nö, in deiner Notation wäre
[tex]F_{R} = \mu mg \cos(45)[/tex]. Nicht [tex]F_{N}[/tex].
[tex]F_{N}[/tex] ist nur [tex]F_{N} = mg \cos(45)[/tex].

Die Gewichtskraft wird ja auf einer schiefen Ebene in 2 Komponenten zerlegt, eine die parallel ist zur Bahn und eine senkrecht dazu.
Und das ist [tex]F_{N}[/tex].

Ich glaube, dein Fehler bei 3a) ist, dass du als Energie 612 kJ nimmst, statt 6120kJ, die eigentlich richtig wären.

Aber ich weiß es nicht, mein Ergebnis könnte auch verkehrt sein.

[Dennis Worry]

Zu 3a):

[tex]F_{N} = \mu mg \cos(45)[/tex] klingt einleuchtend und logisch, steht aber nirgends. Hergeleitet?

Zu 3b) Wieso 1560 mal und nicht 156? Basierend auf deinem Zahlendreherwert. Ich hatte 175 blablabla, aber das Komma befindet sich immernoch nach 3 Dezimalstellen da, auch bei deinen Werten.

Nö, in deiner Notation wäre
[tex]F_{R} = \mu mg \cos(45)[/tex]. Nicht [tex]F_{N}[/tex].
[tex]F_{N}[/tex] ist nur [tex]F_{N} = mg \cos(45)[/tex].

Die Gewichtskraft wird ja auf einer schiefen Ebene in 2 Komponenten zerlegt, eine die parallel ist zur Bahn und eine senkrecht dazu.
Und das ist [tex]F_{N}[/tex].

Ich glaube, dein Fehler bei 3a) ist, dass du als Energie 612 kJ nimmst, statt 6120kJ, die eigentlich richtig wären.

Aber ich weiß es nicht, mein Ergebnis könnte auch verkehrt sein.

Ja klar, das ist ja pro 100g Spaghetti angegeben. Ok, genauer lesen nächstes Mal.

Die Formel ist auch Richtig, habe nur den sin statt cos verwendet, da ich das falsche Dreieck betrachtet habe.

Hat denn nun jemand die Lösungen? Die Klausur wurde ja geschrieben, also sind die Lösungen ja auch irgendwo. Finde es doof, dass man die nicht alle beim DDD haben kann, sondern nur einige.

@oo: Ich habe 3a und 3b. m zweiten Post korrigiert. Dennoch bekomme ich leicht andere Werte als du,kann deine werte abe rnict rekonstruieren. Wie hast du 554,xx N berechnet? Diesmal bitte etwas detailliter wenn möglich, sonst muss ich nochmal Fragen, dann wird hier für andere unübersichtlich.

[Dennis Worry]

Kann sich mal eine Autorität mit den Ergebnissen zurückmelden? Ich bekomme bei 4a.) ca. 1 Hz.

Ich bin davon ausgegangen, das die Feder im Mittelpunkt befestigt ist.

[tex]\sqrt{\frac{|k\cdot 0,7m|} {1m\cdot 0,1kg}}\cdot \frac{1} {2}\cdot \pi = 1/T = f[/tex]

Freuqnz kommt ca 1 Hz heraus.

[oo]

rekonstruieren. Wie hast du 554,xx N berechnet?

Über [tex]F = F_{Hang} + F_{R} = \mu mg \cos(45) + mg \sin(45) = 554,93N[/tex].