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Zweidimensionale Bewegung (1)


Hinweis

Diese Klassenarbeit deckt ausschließlich das Thema „Zweidimensionale Bewegung“ ab. Üblicherweise umfasst eine Halbjahresklassenarbeit mehrere Themen. Um dich gezielt darauf vorzubereiten, solltest du alle Themen bearbeiten, die ihr dieses Halbjahr behandelt habt.

Aufgabe 1

Ergänze folgenden Lückentext mit den richtigen Ausdrücken aus der Liste am Ende des Textes. Die Ausdrücke können einmal, mehrfach oder gar nicht verwendet werden.

Die ________________ gibt die Zeit an, die für einen Umlauf um den ________________ benötigt wird, ihr Symbol ist ________________, ihre Einheit lautet________________. Die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde ist die ________________, ihre Einheit ist ________________, ihr Symbol ist ________________. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Geschwindigkeit der ________________ anzugeben: durch die ________________ oder durch die ________________. Damit ein Objekt auf einer Kreisbahn bleibt, muss die ________________ hinreichend groß sein, sie hängt ab vom Radius der Kreisbahn, von der Masse des Objektes und von seiner Geschwindigkeit. Das ________________ gibt an, wie stark eine Kraft auf einen drehbaren Körper wirkt, seine Einheit ist ________________, sein Symbol ________________. Der ________________ beschreibt den Bewegungszustand des Körpers, seine Einheit ist ________________, sein Symbol ist ________________.

Liste: Drehgeschwindigkeit, F, \(\frac{\text{kg}\ \cdot\ \text m^2}{\text s}\), Kreisbewegung, Körper, Umlaufdauer, Drehmoment, T, M, Bahngeschwindigkeit, s, Frequenz, Kreisbogen, Z, Winkelgeschwindigkeit, f, L, Drehimpuls, Hz, Zentripetalkraft, Kreis, Nm, Anziehungskraft

  • Zeit:  10 Minuten
  • Punkte:  17

Aufgabe 2

Ein Windrad hat bis zur Spitze einen Radius von 10 cm. Das Windrad rotiert mit einer Frequenz von f = 1 Hz.

  1. Welchen Weg legt eine Windradspitze in einer Minute zurück?
  2. Welche Bahngeschwindigkeit hat eine Windradspitze?
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  10 Minuten
  • Punkte:  8

Aufgabe 3

Eine DVD dreht sich mit 11.000 Umdrehungen pro Minute. Der Durchmesser einer DVD beträgt 12 cm.

  1. Wie groß ist die Geschwindigkeit am äußeren Rand der Scheibe?
  2. Wie groß ist die Zentripetalkraft am äußeren Scheibenrand, wenn die DVD eine Masse von 10 g hat?
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  8 Minuten
  • Punkte:  6

Aufgabe 4

Auf dem Jahrmarkt versucht sich Klara im Dosenwerfen. Sie wirft einen Ball mit der Masse 40 g auf eine Dose mit der Masse 300 g. Der Ball trifft auf die Dose mit einer Geschwindigkeit von 60 m/s. Die Dose steht 1,50 m über dem Boden. Wir nehmen an, dass Dose und Ball aneinanderhängend zu Boden fallen.

  1. Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich Dose und Ball, wenn wir die Reibung außer Acht lassen?
  2. Wie weit hinter der ursprünglichen Position der Dose würden Ball und Dose auf dem Boden landen, wenn die Schießbude keine Rückwand hätte?
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  10 Minuten
  • Punkte:  8

Aufgabe 5

Ein geostationärer Satellit kreist in einer Höhe von 35.863 km über dem Äquator und braucht für einen vollen Umlauf 24 h, er scheint daher fest über einem bestimmten Punkt auf der Erde zu stehen. Der Erdradius beträgt ca. 6370 km, die Masse der Erde \(5,7\cdot10^{24}\text{ kg}\). Weise nach, dass sich in dieser Höhe Zentripetalkraft und Gravitationskraft aufheben.

  • Schwierigkeitsgrad:  3
  • Zeit:  10 Minuten
  • Punkte:  3
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