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Physik 2014/2015
Blatt 1
1) Das Volumen eines Würfels aus Aluminium (Dichte 2.70 g cm-3) beträgt 0.200 cm3.
a. Bestimmen Sie die Anzahl der Aluminiumatome in dem Würfel? (Hinweis: Molekulargewicht
von Aluminium 27.0, Avogadros Zahl: 6.02  1023 mol-1). (1.20  1021 Atome)
b. Wieviel mol Aluminium befindet sich in dem Würfel? (0.002 mol)
2) Berechnen Sie, wie viele Sekunden
a. ein Tag und
b. ein Jahr hat! (3.15  107 s)
3) Geometrisch kann ein Mensch als Zylinder mit Radius r und Höhe h angenähert werden.
a. Mit welchen Gleichungen können die Oberfläche und das Volumen dieses genäherten
Menschen beschrieben werden?
b. Der Mensch besteht aus Zellen, das sind näherungsweise Kugeln mit 30 µm Durchmesser.
Aus wie vielen Zellen besteht ein großer Mensch? (Der „große Mensch“ sei 2 m groß und
habe 42 cm Schulterbreite; letztere sei in erster Näherung der Zylinderdurchmesser). (2 ×
1013)
4) Es wurde lange diskutiert, wie groß ein Molekül ist. Es wurde schon in der Antike beobachtet, daß
ein Tropfen (0.1 cm3) leichtes Öl sich auf einem Teich ausbreitet. Es wird ein dünner Film
gebildet, der eine große Oberfläche (40 m2) bedeckt. Nehmen Sie an, daß der dünne Film aus
einer molekularen Monoschicht besteht, und schätzen Sie die Größe eines Moleküls ab (2.5 nm)!
Diskutieren Sie Ihr Ergebnis unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Durchmesser eines
Wasserstoffatoms 0.1 nm ist!
5) Ein Fahrzeug bremse aus einer Anfangsgeschwindigkeit von 144 km/h mit einer Verzögerung von
a1  4 m/s 2 auf eine Geschwindigkeit von 72 km/h ab. Dann rolle es ungebremst 10 s weiter.
Anschließend werde es mit a 2  2 m/s 2 auf völligen Stillstand abgebremst. Berechnen Sie den
gesamten zurückgelegten Weg für die Vorgänge „Bremsen“ plus „Rollen“ plus „Bremsen“?
a. Stellen Sie die Beschleunigung als Funktion der Zeit graphisch dar!
b. Stellen Sie die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit graphisch dar!
c. Stellen Sie graphisch den zurückgelegten Weg als Funktion der Zeit dar!
6) Bei einer Ballonreise wird ein Ball schräg nach oben aus der Gondel geworfen. Der Ballon ist 100
m oberhalb der Erdoberfläche. Der Winkel zur Horizontale ist 40°, die Anfangsgeschwindigkeit
10.0 m/s.
a. Wie weit fliegt der Ball? (40 m)
b. Wie lange dauert der Flug des Balls? (5.2 s)
c. Zeichnen Sie ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm für die Geschwindigkeitskomponente
senkrecht zur Erdoberfläche!
d. Zeichnen Sie den Weg des Balls in einem x-y-Diagramm!
2
Beschleunigung (m/s )
7) Auf ein Teilchen der Masse m wirkt die im Graph dargestellte Beschleunigung a. In welchem
Zeitintervall hatte das Objekt in der Abbildung rechts eine konstante Geschwindigkeit?
a. zwischen 0 und 1 s
b. zwischen 2 und 3 s
3
c. zwischen 3 und 4 s
2
d. zwischen 4 und 5 s
e. zwischen 5 und 6 s
1
In welchem Zeitintervall ändert sich
0
die Geschwindigkeit am stärksten?
f. von 0 zu 1 s
-1
g. von 1 zu 2 s
-2
h. von 2 zu 3 s
-3
i. von 3 zu 4 s
0
1
2
3
4
5
6
j. von 4 zu 5 s
Zeit (s)
8) Zur Abschätzung der Tiefe eines Brunnens läßt man einen Stein hineinfallen. Nach genau 3.0
Sekunden hört man den Aufschlag des Steins am Brunnenborden.
a. Berechnen Sie die Tiefe des Brunnens, wobei Sie beim Fallen des Steines die Luftreibung
vernachlässigen. Berücksichtigen Sie aber die Laufzeit des Echos bei einer
Schallgeschwindigkeit von c = 343 m/s. (40.7 m)
b. Wie groß ist die Laufzeit des Echos? (0.12 s) Wie groß wäre der Fehler, wenn man das Echo
vernachlässigt? (8 %)
9) Ein Alien erforscht die Erde. Er läßt einen Stein von einem Felsen fallen. Der Alien mißt, daß der
Stein 1 glong tief in der Zeit 1 tock fällt. Wie tief fällt der Stein in 2 tock?
10) Eine Kugel wird von einer Revolver-Patrone (.32 Spezial) senkrecht nach oben gefeuert. Die
Austrittsgeschwindigkeit ist 200 m/s, Luftwiderstand wird vernachlässigt.
a. Bestimmen Sie die maximale Höhe der Kugel! (2.04 km)
b. Mit welcher Geschwindigkeit schlägt die Kugel auf dem Boden auf?
c. Wie lange dauert der Flug der Kugel (40.8 s)
d. Zeichnen Sie ein Weg-Zeit- und ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm!
11) Eine Fliege sitzt auf dem äußeren Rand einer alten 12-Zoll-Vinyl-Schallplatte von den Beatles. Die
Schallplatte rotiert mit 33.333 Umdrehungen pro Minute.
a. Welche Strecke liegt die Fliege in einer Minute zurück? (31.9 m)
b. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich die Fliege? (0.532 m/s)
c. Bestimmen Sie die Zentripetalbeschleunigung, die auf die Fliege wirkt! (1.9 m/s2)
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Gesundheitswesen
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