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Erwartete Fähigkeiten Test 3:  2017-11-17

Pflicht ist, diese Fragen aus dem Stegreif und eigenem Geist beantworten zu können. Kontrolle per Internet ist erwünscht. Beim Schreiben links 4 cm Rand lassen, oder den Normrand der Blätter, oben Name, Klasse und Datum notieren

  1. Auf einer Kofferwaage erscheint die Massenangabe 14 kg. Wie kann man die Gewichtskraft auf diese Masse ausrechnen? Formel angeben, Einheit als einen Buchstaben und Einheit aus Grundeinheiten zusammengesetzt angeben.

    F= m•g , die Einheit ist kg•m/s2 = N = Newton = 137, 34 N    Was g bedeutet, das solltet ihr wissen. Außerdem könntet ihr es aus der Zahlenwertgleichung ausrechnen!
  2. Berechne die kinetische Energie dieses Koffers, wenn er sich mit 800 km/h, 350 m/s und 1kn bewegt. Formel bitte aufschreiben und die Einheit der Energie sowohl aus  Grundeinheiten zusammengesetzt  als auch in der   Schreibweise mit einem Buchstaben angeben. Was bedeutet der Buchstabe für die Einheit der Energie ?       
    Es gilt Ekin = 0,5 •m•v2 . Einheit kg (m/s)2= J = Joule. Wir rechnen alle Geschwindigkeit in m/s um. Also 800 km/h = ( 800/3,6 ) m/s, 1kn = 1sm/h = (1852/3600) m/s. Jetzt müßt ihr nur noch die 14 kg und die jeweilige Geschwindigkeit in die Formel einsetzen und vor allem nicht vergessen die Einheiten anzugeben. Oder ist die Einheit der Energie bitcoin, Euro oder Lira? Ekin (800km/h) = 0,5•14 kg •(800/3,6)2 (m/s)2=  345679  J = 346,679 kJ  . Ich habe die Nachkommastellen weggelassen! 
                                                                   
  3. Der Koffer von m=14 kg  wird um die Höhe  10000 m angehoben, z.B. wenn er im Flugzeug mitfliegt, v = 800 km/h . Welche potentielle Energie hat der Koffer gewonnen?  Welche Bewegungsenergie hat der Koffer im Flugzeug? Was ist mit der Energie nach der Landung passiert? Formuliere Vermutungen. (Denkt mal  an die Bremsbeläge von Autos, wenn diese hohe Berge herunterfahren!) Ihr  könnt die Bewegungsenergie gleich aus der vorherigen Aufgabe übernehmen!    Es gilt:  Höhenenergie = potentielle Energie = Epot = m • g • h = 1373400 J =1,3734 MJ .                                                                                                                                                                                                                                                      
  4. Leite die Formel für die Fallgeschwindigkeit her. Welche beiden Energiearten werden dabei gleichgesetzt?  Welche Vereinfachungen gelten dafür?  Wieso taucht  in der Formel für die Fallgeschwindigkeit nicht die Masse auf? Das widerspricht doch der Beobachtung, dass eine Feder oder ein Blatt viel langsamer zu Boden schwebt, als ein Ast oder Stein. Kann das an den Vereinfachungen liegen. Da müsst ihr auf  tunih/physik/Fallgeschwindigkeit gehen.
  5. Ein Fallschirmspringer erreicht stets eine konstante Fallgeschwindigkeit von ca. 200 km/h. Welche beiden Kräfte befinden sich dann im Gleichgewicht? Nenne das Newtonsche Prinzip, das diese Aussage formuliert.
    Gewichtskraft und Reibungskraft halten sich die Waage. Das ist das Newtonsche Prinzip oder Gesetz , dass Kraft = Gegenkraft ist .
  6.  Ein Bogen hat die Federkonstante (man könnte auch sagen Bogenkonstante) 500 N/m . Wir gehen davon aus, dass die Kraft zwischen 0 und 1 m Auszug proportional zur Länge des Auszuges ist Welche Spannkraft oder Auszugskraft hat man bei einem Auszug von 30 cm zu erwarten. Welche Auszugskraft oder Spannkraft hat man bei einem Auszug von 0,35 m zu erwarten. Achtung ich habe die Längeneinheit einmal in cm und das andere Mal in m angegeben.
    Die Auszugslängen s sind 30 cm = 0,3 m bzw. s = 0,35 m  Eingesetzt ergibt sich: Fspann = D • s =500  N/m• 0,3m =150 N bzw.   Fspann (0,35m)=  175 N  .
  7. Was ist eine Theorie in der Physik? Was ist ein Experiment ?
    Eine Theorie ist eine Vorstellung über physikalische Vorgänge, z.B. die Newtonschen Axiome oder Gesetze, die sich mittels Messungen, also Experimenten bestätigen lassen. Sobald Experimente und Theorie nicht mehr in Übereinstimmung sind, stimmt etwas nicht. Dann kann es an falschen Experimenten oder an einer falschen bzw. unpassenden Vorstellung  oder eben Theorie liegen. Der untere Abschnitt ist für Nerds, Freaks, Faulpelze und Besserwisser und Hausaufgabennichtmacher und natürlich auch für jeden von Euch:
    Es gibt z.B.  viele Theorien zur Erderwärmung, aber da unser ganzer Erdball das Experimentierfeld ist, herrscht bis heute Streit, was da tatsächlich passiert. Ich habe in den 1980ger Jahren Meteorologie studiert. Ein Professor war der Ansicht, dass man zwischen menschgemachter (anthropogener) Erwärmung und natürlicher Erwärmung nicht unterscheiden könne. Heutzutage sind Extremszennarien zur Klimaveränderung nicht nur Mode, sondern auch zu beobachten. Ich habe noch gelernt, dass ein Anstieg des Meerespiegels von  1- 10 (cm/ Jahrhundert) sehr extrem sei. Wir erleben jetzt den Untergang von Inseln und sehr schnelle klimatische Veränderungen, die Menschen zur Wanderung treiben.  Mit anderen Worten: Ihr als junge Menschen dürft das Experiment weiterführen, das Generationen vor euch in Gang gesetzt haben.
    Theorie als Fremwort kommt aus dem griechischen und heißt "Gott sehen" . In gewisser Weise versuchten diese Gottsehung viele Physiker, indem sie in den Gesetzen der Natur ein Abbild von göttlicher Ordnung sahen. Aber wie in der Theologie, also der Lehre von Gottes Wort, gibt es über die Auslegung von Theorien oft große Auseinandersetzungen. Das Gute an der Natur ist, dass die Natur uns Experimente liefert, die oftmals verschieden Denkansätze, also Theorien bestätigen. Ein sehr alter solcher Gegensatz war die Doppelnatur des Lichtes. Ist Licht eine Wellenerscheinung oder ist Licht aus "Korpuskeln", heute würde man sagen Photonen, zusammengesetzt.