Henrik Pöttker und Philipp Wesemann
Tutorium Grundlagen der Physik – DVW
Probeklausur 4
Grundlagen der Physik – Tutorium
Probeklausur 4
Aufgabe 1:
Ein Personenzug startet vom Bahnhof mit einer konstanten Beschleunigung 𝑎 = 0,2 𝑚/𝑠²
bis eine konstante Geschwindigkeit von 80 𝑘𝑚/ℎ erreicht wird und fährt danach mit dieser
Geschwindigkeit weiter. 5 𝑀𝑖𝑛𝑢𝑡𝑒𝑛 nach der Abfahrt des Personenzuges passiert ein
Güterzug den Bahnhof mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 𝑘𝑚/ℎ.
a) Nach welcher Strecke hat der Personenzug die Endgeschwindigkeit von 80 𝑘𝑚/ℎ
erreicht?
b) Nach welcher Zeit überholt der Güterzug den Personenzug?
c) Wie weit sind beide Züge beim Überholvorgang vom Bahnhof entfernt?
Aufgabe 2:
Eine Töpferscheibe aus Stahl (𝜚 = 7800 𝑘𝑔/𝑚³) hat einen Durchmesser von 𝑑 = 20 𝑐𝑚 und
eine Dicke ℎ = 5 𝑚𝑚.
a) Welches Drehmoment muss an der Achse aufgebracht werden, um die Scheibe in
10 𝑠 auf eine Drehzahl von 𝑛 = 100 𝑈/𝑚𝑖𝑛 zu beschleunigen?
b) Welche Kraft wirkt auf einen kleinen Tonklumpen der Masse 𝑚 = 1 𝑔, der sich im
Abstand von 𝑥 = 2 𝑐𝑚 vom Rand der Scheibe befindet?
Aufgabe 3:
Wie groß ist die Kraft 𝐹, die erforderlich ist, um ein Holzstück der Masse 𝑚𝐻 = 1,0 𝑘𝑔
vollständig in Wasser unterzutauchen?
𝜚𝑊𝑎𝑠𝑠𝑒𝑟 = 0,998 𝑔/𝑐𝑚³; 𝜚𝐻𝑜𝑙𝑧 = 0,80 𝑔/𝑐𝑚³
Aufgabe 4:
Eine Kugel der Masse 𝑚𝐾 = 5 𝑘𝑔 hängt an einer Stahlfeder mit der Federkonstante 𝑘 =
1,96 𝑘𝑁/𝑚.
a) Mit welcher Frequenz schwingt die Masse, wenn diese um 5 𝑐𝑚 aus der Ruhelage
ausgelenkt und dann plötzlich losgelassen wird? Die Dämpfung kann vernachlässigt
werden.
b) Wie groß ist die Schwingungsamplitude der Kugel, wenn der Aufhängepunkt der
Feder in vertikaler Richtung um Δ𝑦 = 2 𝑐𝑚 mit der Frequenz 𝑓 = 5 𝐻𝑧 sinusförmig
bewegt wird? Die Dämpfung kann vernachlässigt werden.
Tutorium Grundlagen der Physik – DVW
Probeklausur 4
Grundlagen der Physik – Tutorium
Probeklausur 4
Aufgabe 1:
Ein Personenzug startet vom Bahnhof mit einer konstanten Beschleunigung 𝑎 = 0,2 𝑚/𝑠²
bis eine konstante Geschwindigkeit von 80 𝑘𝑚/ℎ erreicht wird und fährt danach mit dieser
Geschwindigkeit weiter. 5 𝑀𝑖𝑛𝑢𝑡𝑒𝑛 nach der Abfahrt des Personenzuges passiert ein
Güterzug den Bahnhof mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 𝑘𝑚/ℎ.
a) Nach welcher Strecke hat der Personenzug die Endgeschwindigkeit von 80 𝑘𝑚/ℎ
erreicht?
b) Nach welcher Zeit überholt der Güterzug den Personenzug?
c) Wie weit sind beide Züge beim Überholvorgang vom Bahnhof entfernt?
Aufgabe 2:
Eine Töpferscheibe aus Stahl (𝜚 = 7800 𝑘𝑔/𝑚³) hat einen Durchmesser von 𝑑 = 20 𝑐𝑚 und
eine Dicke ℎ = 5 𝑚𝑚.
a) Welches Drehmoment muss an der Achse aufgebracht werden, um die Scheibe in
10 𝑠 auf eine Drehzahl von 𝑛 = 100 𝑈/𝑚𝑖𝑛 zu beschleunigen?
b) Welche Kraft wirkt auf einen kleinen Tonklumpen der Masse 𝑚 = 1 𝑔, der sich im
Abstand von 𝑥 = 2 𝑐𝑚 vom Rand der Scheibe befindet?
Aufgabe 3:
Wie groß ist die Kraft 𝐹, die erforderlich ist, um ein Holzstück der Masse 𝑚𝐻 = 1,0 𝑘𝑔
vollständig in Wasser unterzutauchen?
𝜚𝑊𝑎𝑠𝑠𝑒𝑟 = 0,998 𝑔/𝑐𝑚³; 𝜚𝐻𝑜𝑙𝑧 = 0,80 𝑔/𝑐𝑚³
Aufgabe 4:
Eine Kugel der Masse 𝑚𝐾 = 5 𝑘𝑔 hängt an einer Stahlfeder mit der Federkonstante 𝑘 =
1,96 𝑘𝑁/𝑚.
a) Mit welcher Frequenz schwingt die Masse, wenn diese um 5 𝑐𝑚 aus der Ruhelage
ausgelenkt und dann plötzlich losgelassen wird? Die Dämpfung kann vernachlässigt
werden.
b) Wie groß ist die Schwingungsamplitude der Kugel, wenn der Aufhängepunkt der
Feder in vertikaler Richtung um Δ𝑦 = 2 𝑐𝑚 mit der Frequenz 𝑓 = 5 𝐻𝑧 sinusförmig
bewegt wird? Die Dämpfung kann vernachlässigt werden.
