Mehrere Fragen vor Klausur in Stufe 11 (Energie-/Impulserhal

Klausur2011 · Anmeldungsdatum: 13.03.2011 Beiträge: 7

Meine Frage:
Hallo,
in Kürze (Mittwoch) schreibe ich eine Physik-Klausur über Energie- und Impulserhaltungssatz. Ich habe ein Aufgabenblatt zum Lernen gekriegt. Die meisten Aufgaben bereiten mir keine Probleme, aber diese hier:
1) "Auf einem Wagen der Masse 50kg befinden sich ein Beobachter mit der Masse 75kg und ein Stein der Masse 2kg. Der Wagen hat eine Geschwindigkeit von 0,5m/s. Nun wirft der Beobachter den Stein mit der relativen Geschwindigkeit 6 m/s relativ zur Fahrbahn ENTGEGEN der Fahrtrichtung fort. 'Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Wagens nach dem Wurf. [0, 604m/s]. Berechnen Sie, wie viel Energie in kinetische Energie umgewandelt wurde'"
Lösungsansatz siehe unten.

2) "Aus einem Jagdgewehr der Masse 5kg wird ein Geschoss der Masse 30g abgeschossen; es verlässt das Gewähr mit einer Geschwindigkeit von 500m/s". Berechnet habe ich bereits die Geschwindigkeit des Rückstoßes, diese beträgt 3m/s. 'Berechnen Sie, wie viel Chemische Energie bei diesem Vorgang in kinetische Energie umgewandelt wird [291J]'.
Lösungsansatz siehe unten.

3) "Ein Holzklotz der Masse 5kg ist an einem Faden als Pendel aufgehängt. Mit einem Gewehr wird eine Kugel mit der Masse 10g in den Klotz geschossen, die dort stecken bleibt. Dabei setzt sich der Klotz in Bewegung und schwingt bis in eine Höhe von 20cm. 'Berechnen Sie die Geschwindigkeit, die die Kugel beim Aufprall auf den Klotz hatte [992 m/s] und wie viel kinetische Energie durch den Aufprall der Kugel auf den Klotz entwertet wurde.'"
Lösungsansatz siehe unten.

4) "Peter schießt seinen Fußball mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 16 m/s schräg in den Himmel. Der Ball erreicht eine maximale Höhe bon 4,8m. Reibungskräfte sollen vernachläßigt werden.
'a) Welche Geschwidnigkeit hat der Ball im höchsten Punkt?
b) Unter welchem Winkel zur Waagrechten hat Peter den Ball abgeschossen?
c) Wie weit fliegt der Ball?'"

Meine Ideen:
Zu 1)
m1 = 125 kg (mWagen + mBeobachter)
m2 = 2 kg

v1 = 0,5 m/s
v2 = -5,5 m/s

u = (m1*v1 + m2* v2)/(m1+m2)
= ((125kg*0,5m/s)+(2kg*(-5,5m/s))) / (125kg + 2kg)
= 0,41 m/s
!= 0,604 m/s (Lösung in Aufgabenstellung angegeben)

Bei 1/2*(m1*v1² + m2 * v2²)-1/2*(m1+m2)*u² erhalte ich etwas negatives.

Zu 2)
In meiner Formelsammlung steht nicht, wie man chemische Energie berechnet. Aber da ja Energieerhaltungssatz gilt, gehe ich davon aus, dass die chemische Energie = der kinetischen Energie ist. Komme abermit 1/2*m*v² nicht auf 291J, ich habe die kinetische Energie der Kugel + die kinetische Energie des Gewehrs gerechnet.

Zu 3)
Für diese Berechnung waren wir im Computerraum auf einer Website. Weil es die letzte Stunde vor Karneval war, hatte ich irgendwie keine Lust, die Formel abzuschreiben. Da haben wir nun den Salat Big Laugh

. Könntet ihr mir die Formel nennen?

Zu 4)
Naja, a) ist ja logisch, im höchsten Punkt ist die Bewegungsenergie = 0 und v = 0.

Wie soll ich den Winkel ausrechnen, wenn ich nur eine der drei Seiten im Dreieck gegeben habe?
Wenn ich b) habe, kann ich c) auch selber berechnen.

Danke für eure Hilfe smile

Klausur2011 · Anmeldungsdatum: 13.03.2011 Beiträge: 7

Sorry -- Aufgabe 3 habe ich jetzt selber gelöst: Über die 20cm die Lageenergie errechnet, dann die kinetische Energie und nach v aufgelöst.

sniff · Gast

zu 1)
a) erst mal Impuls am Anfang ausrechnen: p0 = (m1+m2)*v1 (Masse aller bewegten Objekte mal Geschwindigkeit, wenn nicht verständlich, einfach sagen)
b) Impuls danach: p1 = pWagenDanach + PStein = u*m1 + v2*m2 (v2 ist, wie du richtig aufgeschrieben hast, negativ)
c) gleichsetzen: p0=p1; und nach u auflösen => u*m1 = (m1+m2)*v1 - v2*m2 => noch durch m1 teilen; schreib ich jetzt nicht mehr hin, weiß nicht wie man den Formeleditor benutz grübelnd

d) bei dem mit der Energie: Energie vorher ausrechnen; Energie nachher ausrechnen; [Evor = 0.5*(m1+m2)*v1^2; Enach = 0.5*(m1*u^2+m2*v2^2)]
dazugekommene Energie ist dann natürlich Enach - Evor

sniff · Gast

zu 2)
auf 3 m/s komm ich auch; 291 J ist meiner Meinung nach Blödsinn; die Kugel hat ja schon 0.5*0.03kg*(500m/s)^2 = 3750 J; vielleicht meinen die aber auch was anderes

sniff · Gast

zu 4)
zu a) Achtung, der hat auch eine waagrechte Geschwindigkeitskomponente! Die senkrechte kannst du einfach über die Höhenenergie ausrechnen
=> m*g*h=0.5*m*(vsenkrecht)^2 => (vsenkrecht)^2 = 2*g*h;
jetzt mit Satz des Pythagoras: (vsenkrecht)^2 + (vwaagrecht)^2 = (vges)^2; also (vwaagrecht)^2=(16m/s)^2-2*g*h; und dann noch wurzeln
zu b) damit erübrigt sich auch das, jetzt haste sogar DREI Seiten
zu c) das schaffst du jetzt alleine