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1) a) Wie ist Dichte definiert? (2 Punkte) b) In welcher Einheit wird

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1) a) Wie ist Dichte definiert? (2 Punkte)
b) In welcher Einheit wird sie gemessen? (2 Punkte)
c) Von welchen Parametern hängt die Dichte eines idealen Gases ab?
Leiten sie dazu die Dichte aus dem idealen Gasgesetz her! (4 Punkte)
2) a) Skizzieren Sie den Aufbau des Mittelohrs (2 Punkte)
b) Wie kommt es zu einer Verstärkung des Schalldrucks durch das Mittelohr (2
Punkte)?
c) Berechnen Sie den Druck am ovalen Fenster, wenn auf das Trommelfell ein
Druck von 3 Pa wirkt. Die Fläche des Trommelfells beträt 40 mm 2, die des
ovalen Fensters 2 mm2 ! (2 Punkte)
3) a) Wie lautet das Laplace Gesetz für eine Kugel ? (2 Punkte)
b) Was für Auswirkungen hat eine Vergrößerung der linken Herzkammer ohne
Veränderung der Wanddicke? (2 Punkte).
c) Warum müssen diese Veränderungen durch geeignete Therapien
rückgängig gemacht werden? (2 Punkte)
4) a) Wie lautet das Gesetz von Hagen-Poisseuille ? (2 Punkte)
b) Was bedeuten diese Größen ?( 2 Punkte)
c) Unter welchen Bedingungen gilt dieses Gesetz? (2 Punkte).
d) In welchem Fall fließt bei einer konstanten Druckdifferenz mehr Flüssigkeit pro
Zeiteinheit, bei einer Verdoppelung des Rohrradius oder bei der
Parallelschaltung von 8 gleichen Rohrelementen? (2 Punkte)
5) Nennen Sie zwei Beispiele für Scheinkräfte! (2 Punkte)
6) Die Zeichnung zeigt das Weg-Zeit Diagramm eines Körpers
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
a) Zu welchen Zeitpunkt ist die Geschwindigkeit maximal ? (2 Punkte)
b) Zu welchen Zeitpunkten ist die Geschwindigkeit minimal ? (2 Punkte)
c) Kennzeichnen Sie die Bereiche, die einer Bewegung mit konstanter positiver
Beschleunigung entsprechen. (2 Punkte)
7) Die Zeichnung zeigt die Dehnungskurve einer Feder
400
350
300
Kraft [N]
250
200
150
100
50
0
0
10
20
30
Dehnung [cm]
40
50
60
a) Kennzeichnen Sie den Bereich in dem das Hook`sche Gesetz gültig ist. (2 Punkte)
b) Bestimmen Sie die Federkonstante (mit Einheiten). (2 Punkte)
c) Die Feder soll von der Länge l1=20 cm auf die Länge l2= 40 cm gedehnt werden.
Berechnen Sie die Arbeit die Sie dafür verrichten müssen (mit Einheiten) ? (2
Punkte)
Skizzieren Sie die Arbeit in der Grafik (2 Punkte)
1. Bohrer und Drehmoment
Ein typischer zahntechnischer Bohrer hat ein Drehmoment von 0,3Nm.
Welche Kraft müssen Sie aufbringen um diesen Bohrer zum Stillstand zu
bringen?
a) Wie ist das Drehmoment definiert? (2 Punkte)
b) Um den Bohrer zum Stillstand zu bringen, müssen Sie ein gleich großes,
entgegengesetztes Drehmoment aufbringen. Wie groß ist die Kraft, die dafür
nötig ist? Der Bohrer soll einen Radius von 1mm haben und die Kraft
senkrecht dazu wirken. (2 Punkte)
c) Die Kraft wird üblicherweise durch Reibung erzeugt. Welche Formen von
Reibungskräften gibt es? (3 Punkte)
d) Welcher Bohrer ist leichter (mit weniger Kraft) zum Stillstand zu bringen, einer
mit großem oder mit kleinem Radius? (1 Punkt)
2. Elektrisches Feld.
a) Wie groß ist die Kraft (F), die auf eine Ladung (q) im elektrischen Feld mit der
Feldstärke (E) wirkt! Geben Sie die Formel an. (2 Punkte)
.................................................................
.
b) Die Abbildung zeigt einen Plattenkondensator. Zeichnen Sie die Feldlinien und
Äquipotentiallinien. Die Äquipotentiallinien sollen einen Abstand von 1V
haben. (2 Punkte)
c) Wie groß ist die Arbeit, die aufgebracht werden muss, um eine positive
Ladung q=1C von A nach B zu verschieben. Die Platten seien 4cm
voneinander entfernt. Punkt A liege 1cm über der unteren Platte. (2 Punkte)
.................................................................
d) Wird bei zwei unterschiedlichen Wegen, die gleiche Arbeit verrichtet? Warum
ist das so? (2 Punkte)
.................................................................
3. Hagen- Poisseuille
a) Wie lautet das Gesetz von Hagen-Posseuille? (2 Punkte)
b) Durch ein Rohr der Länge (l) mit Radius (r) fließt eine Flüssigkeit mit der
Viskosität ()Wie ändert sich der Volumenstrom, wenn Sie
-
die Länge des Rohres verdoppeln? (1 Punkt)
den Radius des Rohres verdoppeln (1 Punkt)
die Viskosität der Flüssigkeit verdoppeln (1 Punkt)
alle anderen Größen sollen jeweils unverändert bleiben.
4. Druck
a) Wie ist der Druck definiert? (2 Punkte).
b) In welcher Einheit wird er gemessen? Wie lautet der Name der Einheit (1
Punkt)
c) Führen Sie die Einheit auf Grundeinheitenen zurück. (1 Punkt)
d) Von welchen Parametern hängt der Druck eines idealen Gases ab? (2 Punkte)
5. Bewegung
a) Zeichnen Sie das Weg-Zeit Diagramm folgender Bewegung:
Ein Auto fährt vom Startpunkt (0,0) 40s lang zunächst mit konstanter
Geschwindigkeit von 10m/s. Es bremst dann ab und kommt innerhalb von 20s
zum stehen. Es ist nun 500m vom Ausgangspunkt entfernt. Nachdem es 20s
gestanden hat, beginnt es rückwärts zu fahren. Es beschleunigt 20s lang und
befindet sich dann wieder 400m vom Startpunkt entfernt. Danach fährt es weitere
20s mit konstanter Geschwindigkeit rückwärts, so dass es am Ende 200m vom
Ausgangspunkt entfernt ist. (4 Punkte)
800
700
600
Weg (m)
500
400
300
200
100
0
0
20
6. Scheinkräfte
40
60
80
Zeit (s)
100
120
140
160
a) Nennen Sie zwei Beispiele für Scheinkräfte! (2 Punkte)
7. Wärmekapazität
a) Wie ist die Wärmekapazität definiert? (2 Punkte)
b) Die Grafik zeigt, wie sich die Temperatur eines Körpers verändert, wenn ihm
Wärmeenergie zugeführt wird. Wie sieht dieser Graph für einen Körper mit doppelt
so großer Wärmekapazität aus? Alle anderen Größen sollen dabei identisch sein.
Ergänzen Sie die Zeichnung. (2 Punkte)
8. Warum fliegt ein Flugzeug?
a) Zeichnen Sie schematisch das Strömungsprofil um eine Tragfläche (2 Punkte)
b) Erklären Sie, wie sich daraus eine nach oben gerichtete Kraft ergibt. (2 Punkte)
1. Kapazität
a) Wie ist die Kapazität definiert? (2 Punkte)
b) Wieviel Ladung befindet sich auf einem Kondensator mit einer Kapazität von
10pF (10 * 10 -12 C/V), wenn dieser auf 100V aufgeladen wird? (2 Punkte)
c) Von welchen Größen hängt die Kapazität eines Plattenkondensators ab? (2
Punkte)
2. Kräfte
a) Nennen Sie eine konservative und eine nichtkonservative Kraft. (2 Punkte)
b) Nennen Sie eine Scheinkraft. (2 Punkte)
3. Crashtest
Ein Auto fährt mit 10 m/s gegen eine starre Wand und wird dabei innerhalb
von 0,5 m auf Null abgebremst.
a) Welche Art Energie hat das Auto, bevor es auf die Wand trifft? Geben Sie die
Formel an. (2 Punkte)
b) Diese Energie wird dazu verwendet das Auto zu verformen, also Arbeit zu
leisten. Wie ist die Arbeit definiert? Geben Sie die Formel an. (2 Punkte)
c) Leiten Sie daraus eine Formel ab, mit der sich die Kraft bestimmen lässt, die
auf das Auto wirkt. Lösen Sie die Formel nach F auf. (2 Punkte)
d) Berechnen Sie damit die Beschleunigung, die auf das Auto wirkt. Setzen Sie
die oben angegebenen Werte ein. (2 Punkte)
4. Balkenwaage und Drehmoment
a) Wie ist das Drehmoment definiert? (2 Punkze)
b) Die Abbildung zeigt das Modell einer Balkenwaage. Welche Bedingung muss
erfüllt sein, damit sich die Waage im Gleichgewicht befindet? (2 Punkte)
c) Be
sti
m
m
en
Si
e
die
Gewichtskraft F2 des Probekörpers. Die Hebelarmlängen sind l1 = 0.02m und
l 2 = 0.06m. Die Gewichtskraft des Referenzkörpers beträgt F1 = 2N.
5. Volumenstrom
a) Wie ist die Volumenstromstärke definiert? (2 Punkte)
b) Durch ein Rohr, zwischen dessen Enden die Druckdifferenz p herrscht, fließt
ein Volumenstrom j. Wie hängt dieser Volumenstrom vom
Strömungswiderstand R ab? Geben Sie die Formel an. (2 Punkte)
c) Die Grafik zeigt, wie sich der Volumenstrom durch zwei Rohre ändert, wenn
die Druck variert wird. Welches Rohr besitzt den größeren
Strömungswiderstand? (2 Punkte)
6. Pa
sc
als
ch
es Prinzip und hydraulischer Lift
a) Was besagt das Pascalsche Prinzip? (2 Punkte)
b) Die Abbildung zeigt das Modell eines hydraulischen Lifts. Erklären Sie mit
Hilfe des Pascalschen Prinzips, warum die Kraft F2 größer als die Kraft F1 ist.
(2
Punkt
e)
7. Gesc
hwind
igkeit
s-Zeit
Diagr
amme
a) Die Graphen zeigen zwei Orts-Zeit Diagramme (x-t). Ergänzen Sie die
zugehörigen Geschwindigkeits-Zeit Diagramme (v-t). (2 Punkte)
b) Zeichnen Sie zu dem unten angegebenen v-t Diagramm einen Graphen in
dem die Beschleunigung über der Zeit aufgetragen ist (a-t Diagramm). (2
Punkte)
c) Welchen Weg hat der Körper zwischen den Zeitpunkten t1=10s und t2=20s
zurückgelegt? (2 Punkte)
d) Wie kann man graphisch den Gesamtweg bestimmen, den der Körper
zurückgelegt hat? (2 Punkte)
8. Druck
a) Wie ist der Druck definiert? (2 Punkte)
b) In welcher Einheit wird er gemessen? (2 Punkte)
c) Wie groß ist der Schweredruck in 10m Wassertiefe? Die Dichte von Wassser
ist 1000kg/m3 und die Erdbeschleunigung 10m/s2. (2 Punkte)
1. Wieviele Ladungen (Ionen) müssen verschoben werden, um die
Spannung über der Zellmmebran um einen bestimmten Betrag zu
verändern?
a) Wie ist die Kapazität definiert? (2 Punkte)
b) Berechnen Sie die Ladungsmenge Q, die Sie benötigen, um eine Zelle mit
einer Kapazität von 30pF (30 * 10 -12 C/V) auf -80 mV zu hyperpolarisieren. (2
Punkte)
c) Berechnen Sie daraus die Anzahl einwertiger Kationen, die aus dem
Zellinneren nach außen fließen müssen, um diese Ladungsmenge
aufzubringen. Die Elementarladung beträgt 1.6 *10 -19 C. (2 Punkte)
2. Reibung
Was für Formen von Reibungskräften gibt es? (3 Punkte)
3. Röntgenröhre
Zwischen den beiden Elektroden der Röhre liegt eine
Beschleunigungsspannung U an. Mit welcher Geschwindigkeit trifft ein
Elektron auf der Anode der Röhre auf? Benutzen Sie den
Energieerhaltungssatz.
a) Welche Art Energie hat das Elektron, wenn es auf die Anode triff? Geben Sie
die Formel an. (2 Punkte)
b) Welche Art Energie besitzt das Elektron an der Kathode, wenn es dort in Ruhe
ist? Geben Sie die Formel an. (2 Punkte)
c) Leiten Sie daraus eine Formel ab, mit der sich die Geschwindigkeit bestimmen
lässt. Lösen Sie die Formel nach v auf. (2 Punkte)
4. Wärmekapazität
a) Wie ist die Wärmekapazität definiert? (2 Punkte)
80
70
60
T (°C)
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
W (J)
60
70
80
90
100
b) Die Grafik zeigt, wie sich die Temperatur zweier Körper verändert, wenn ihnen
Wärmeenergie zugeführt wird. Welcher Körper besitzt die größere
Wärmekapazität? Alle anderen Parameter sollen identisch sein. (2 Punkte)
5. Drehmoment
a) Wie ist das Drehmoment definiert? (2 Punkze)
b) Sie möchten eine Schraube mit einem Drehmoment von 20Nm anziehen.
Welche Kraft müssen Sie senkrecht zum Schraubenschlüssel aufwenden,
we
nn
der
He
bel
ar
m
ein
e
Länge von 20cm hat? (2 Punkte)
6. Hooke’sches Gesetz
600
500
Kraft (N)
400
300
200
100
0
0
10
20
30
Dehnung (cm)
40
50
60
a) Bestimmen Sie die Federkonstante (mit Einheiten). (2 Punkte)
b) Die Feder soll von der Länge l1=20 cm auf die Länge l2= 40 cm gedehnt
werden. Skizzieren Sie die Arbeit, die Sie dafür benötigen, in der Grafik (2
Punkte)
c) Berechnen Sie diese Arbeit (mit Einheiten). (2 Punkte)
7. Gesetz von Hagen-Poisseuille
a) Wie lautet das Gesetz von Hagen-Poisseuille? (2 Punkte)
b) Was bedeuten diese Größen (2 Punkte)
c) Sie vergrößern den Rohrradius auf das Dreifache des ursprünglichen Radius.
Um welchen Faktor vergrößert sich der Volumenstrom? Alle anderen Größen
sollen konstant bleiben. (2 Punkte)
8. Weg-Zeit Diagramm
800
700
600
Weg (m)
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
Zeit (s)
100
120
140
160
a) Kennzeichnen Sie die Bereiche in denen die Geschwindigkeit Null ist. (2
Punkte)
b) Kennzeichnen Sie den Bereich maximaler Geschwindigkeit (2 Punkte)
c) Kennzeichnen Sie den Bereich negativer Geschwindigkeit (2 Punkte)
d) Kennzeichnen Sie die Bereiche in denen die Beschleunigung ungleich Null ist.
(2 Punkte)
9. Leistung
a) Wie ist die Leistung definiert? (2 Punkte)
b) In welcher Einheit wird sie gemessen? (2 Punkte)
c) Ein Herz schlägt mit einer Frequenz von 90/min und verrichtet pro
Arbeitszyklus eine Arbeit von 0.5 Nm. Welche Leistung wird dabei verrichtet?
(2 Punkte)
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Gesundheitswesen
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