Lösungen zu den Übungsaufgaben

In diesem Abschnitt werden detaillierte Lösungen zu den zuvor gestellten Übungsaufgaben präsentiert. Diese Lösungen dienen als Leitfaden für die korrekte Anwendung der Formeln und zeigen die Schritte zur Problemlösung auf.

Highlight: Bei der Lösung von Physikaufgaben ist es wichtig, alle Schritte klar darzustellen: gegebene Größen, gesuchte Größen, verwendete Formeln und Berechnungen.

Beispiel für eine Lösung zur gleichförmigen Bewegung:

Aufgabe: Ein Auto fährt mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 5 m/s. Nach drei Minuten ist es am Ziel. Wie viele Meter hat es zurückgelegt?

Lösung: Gegeben: v = 5 m/s, t = 3 min = 180 s Gesucht: s Formel: s = v * t Berechnung: s = 5 m/s * 180 s = 900 m

Antwort: Das Auto hat 900 m zurückgelegt.

Example: Bei einer Aufgabe zum freien Fall könnte die Lösung so aussehen:

Aufgabe: Felix lässt einen Ball aus 10 m Höhe fallen. Wann kommt der Ball auf dem Boden auf? (mit g = 10 m/s²)

Lösung: Gegeben: s = 10 m, g = 10 m/s² Gesucht: t Formel: s = (1/2) * g * t² Umstellung: t = √(2s/g) = √(2 * 10 m / 10 m/s²) ≈ 1,41 s

Antwort: Der Ball kommt nach etwa 1,41 Sekunden auf dem Boden auf.

Für komplexere Aufgaben, wie beim waagerechten Wurf, werden oft mehrere Formeln kombiniert:

Aufgabe: Marie spuckt einen Kirschkern 4 m weit, er kommt nach 1,5 s auf dem Boden auf. Aus welcher Höhe hat Marie den Kirschkern gespuckt? (mit g = 9,81 m/s²)

Lösung: Gegeben: sx = 4 m, t = 1,5 s, g = 9,81 m/s² Gesucht: sy (Höhe) Formeln: sx = vx * t und sy = (1/2) * g * t²

Berechnung: vx = sx / t = 4 m / 1,5 s ≈ 2,67 m/s sy = (1/2) * 9,81 m/s² * (1,5 s)² ≈ 11,04 m

Antwort: Marie hat den Kirschkern aus einer Höhe von etwa 11,04 m gespuckt.

Diese detaillierten Lösungen helfen, die Anwendung der Formeln zu verstehen und die Fähigkeit zu entwickeln, physikalische Probleme systematisch anzugehen.

Grundlagen der Bewegungslehre

Die Bewegungslehre in der Physik befasst sich mit verschiedenen Arten von Bewegungen und deren mathematischer Beschreibung. Dieses Kapitel führt wichtige Konzepte und Formeln ein, die für das Verständnis von gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegungen grundlegend sind.

Vocabulary:

• Strecke (s): zurückgelegter Weg eines Objekts
• Zeit (t): Dauer einer Bewegung
• Geschwindigkeit (v): Verhältnis von zurückgelegter Strecke zur benötigten Zeit
• Beschleunigung (a): Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit

Highlight: Bei allen Berechnungen ist es entscheidend, konsistente Einheiten zu verwenden, um Fehler zu vermeiden.

Die gleichförmige Bewegung zeichnet sich durch eine konstante Geschwindigkeit ohne Beschleunigung aus. Typische Beispiele hierfür sind Rolltreppen oder Fließbänder. Die grundlegende Formel für diese Art der Bewegung lautet:

v = s / t

Durch Umstellen dieser Formel können wir auch die Strecke oder die Zeit berechnen:

s = v * t t = s / v

Example: Ein Auto fährt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 50 km/h. Nach 2 Stunden hat es eine Strecke von 100 km zurückgelegt.

Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung hingegen weist eine Veränderung der Geschwindigkeit auf. Die Beschleunigung gibt an, wie schnell sich die Geschwindigkeit des Körpers ändert. Wichtige Formeln für diese Bewegungsart sind:

s = (1/2) * a * t² v = a * t

Definition: Die Beschleunigung (a) ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit eines Objekts über die Zeit.