Physik Klassenarbeit

Hi. So, jetzt simulieren wir einmal eine Klassenarbeit. Also: Möglichst viele Aufgaben versuchen, selber zu rechnen. Kommen wir zur 1. Aufgabe. Hagrid und sein Hund Fluffy klettern an einem Seil in den 4. Stock. Jedes Stockwerk ist 4 m hoch. Hagrid braucht 90 s, Fluffy genau 1 min. Wie groß ist ihre Leistung, wenn Hagrid 120 kg und Fluffy 270 kg wiegt? OK, viel Spaß. Fassen wir alles noch mal zusammen. Hagrid wiegt 120 kg. Die Höhe, die er überwinden muss, beträgt 4×4 m, also 16 m, und er braucht dafür 90 s. Sein Hund Fluffy wiegt 270 kg, muss ebenfalls 16 m hoch klettern und braucht dafür 60 s, also 1 min. Die potenzielle Lageenergie berechnet sich aus der Kraft × der zu überbrückenden Höhe. Die Kraft setzen wir in die Formel für die Lageenergie ein und die Lageenergie setzen wir in die Formel für die Leistung ein. Dann beträgt die Leistung P=F×Δh und Kraft F=m×g, also P=(m×g×Δh)/t. Jetzt müssen wir nur noch einsetzen. Für Hagrid bedeutet das: 120 kg × der Erdanziehungsbeschleunigung × der Höhe, also der relativen Höhe, die Höhe, die überbrückt wird, und das Ganze geteilt durch die Zeit. Das ergibt ungefähr 209,28 W. Das gleiche Spiel noch mal für Fluffy. Wir setzen wieder die jeweiligen Werte ein. Und das beträgt ungefähr 706,32 W.  Kommen wir zur nächsten Aufgabe. Ein Elektromotor hat eine Leistung von 1,2 W. Wie lange braucht er, um ein Gewicht, welches eine Kraft von 24 N ausübt, 75 cm hochzuheben? Es geht also wieder um die Lageenergie. Und zwar haben wir gegeben: die Kraft, die Höhe und die Leistung des Motors. Gefragt war nach der Zeit. Und um die zu bestimmen, stellen wir diese Formel jetzt nach t um. Jetzt noch einsetzen, wobei es sehr wichtig ist, darauf zu achten, dass ihr hier auf Meter umrechnet und nicht 75 hinschreibt. Denn wir wollen ja t auch in Sekunden haben. Das Ergebnis sind dann 15 s.