In dieser Liste finden Sie Übungen zu den Hauptthemen der Physik, die im 1. Jahr des Gymnasiums behandelt werden. Üben Sie und lösen Sie Ihre Zweifel mit den Schritt für Schritt erklärten Antworten.
Frage 1 – Gleichmäßige Bewegung (Kinematik)
Ein Auto fährt auf einer geraden, verlassenen Straße und der Fahrer hält eine konstante Geschwindigkeit von 80 km/h ein. Nachdem seit Beginn der Fahrt 2 Stunden vergangen waren, fuhr der Fahrer los
A) 40 km.
B) 80 km.
C) 120 km.
D) 160 km.
E) 200 km.
Ziel
Bestimmen Sie die vom Fahrer zurückgelegte Strecke in km.
Daten
- Die Bewegung ist gleichmäßig, das heißt mit konstanter Geschwindigkeit und Nullbeschleunigung.
- Das Geschwindigkeitsmodul beträgt 80 km/h
- Die Fahrzeit betrug 2 Stunden.
Auflösung
Berechnen wir die Distanz mit der Geschwindigkeitsformel:
Wo,
ist die zurückgelegte Strecke in km.
ist das Zeitintervall in Stunden.
Da wir Abstand wollen, isolieren wir uns in der Formel.
Ersetzen der Werte:
Abschluss
Bei einer konstanten Geschwindigkeit von 80 km/h legt der Fahrer nach 2 Stunden Fahrt 160 km zurück.
Übe mehr Kinematikübungen.
Frage 2 – Gleichmäßig variierte Bewegung (Kinematik)
Bei einem Autorennen auf einer Ovalbahn beschleunigt eines der Autos gleichmäßig und mit konstanter Geschwindigkeit. Der Pilot startet aus dem Ruhezustand und beschleunigt 10 Sekunden lang, bis er eine Geschwindigkeit von 40 m/s erreicht. Die vom Auto erreichte Beschleunigung betrug
A) 4 m/s²
B) 8 m/s²
C) 16 m/s²
D) 20 m/s²
E) 40 m/s²
Ziel
Bestimmen Sie die Beschleunigung im 10-Sekunden-Zeitintervall.
Daten
10 s Zeitintervall.
Geschwindigkeitsvariation von 0 bis 40 m/s.
Auflösung
Da die Geschwindigkeit variiert, wird die Art der Bewegung beschleunigt. Da die Beschleunigungsrate konstant ist, handelt es sich um eine gleichmäßig veränderliche Bewegung (MUV).
Die Beschleunigung gibt an, wie stark sich die Geschwindigkeit über einen bestimmten Zeitraum verändert hat.
Wo,
Der ist die Beschleunigung in m/s².
ist die Geschwindigkeitsschwankung, also Endgeschwindigkeit minus Anfangsgeschwindigkeit.
ist das Zeitintervall, also Endzeit minus Anfangszeit.
Wenn das Auto aus dem Ruhezustand startet und die Zeit zu verlangsamen beginnt, sobald sich das Auto in Bewegung setzt, sind Anfangsgeschwindigkeit und Zeit gleich Null.
Ersetzen der in der Erklärung angegebenen Daten:
Abschluss
In diesem Zeitintervall betrug die Beschleunigung des Autos 4 m/s².
Siehe Übungen Gleichmäßig abwechslungsreiche Bewegung
Frage 3 – Newtons erstes Gesetz (Dynamik)
Stellen Sie sich einen Zug vor, der durch Brasilien fährt. Plötzlich muss der Lokführer den Zug aufgrund eines Hindernisses auf den Gleisen abrupt abbremsen. Alle Objekte im Zug bewegen sich weiter und behalten die Geschwindigkeit und Flugbahn bei, die sie zuvor hatten. Passagiere werden im Waggon herumgeschleudert, Stifte, Bücher und sogar der Apfel, den jemand zum Mittagessen mitgebracht hat, schweben in der Luft.
Das Prinzip der Physik, das erklärt, was im Inneren des Zugwaggons passiert, ist
a) das Gesetz der Schwerkraft.
b) das Gesetz von Aktion und Reaktion.
c) das Trägheitsgesetz.
d) das Energieeinspargesetz.
e) das Geschwindigkeitsgesetz.
Erläuterung
Newtons 1. Gesetz, auch Trägheitsgesetz genannt, besagt, dass ein ruhender Gegenstand in Ruhe bleibt und ein ruhender Gegenstand in Ruhe bleibt. Ein bewegtes Objekt bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit weiter, sofern keine äußere Kraft auf es einwirkt.
In diesem Fall bewegen sich die Objekte auch dann weiter, wenn der Zug seine Geschwindigkeit abrupt verringert Aufgrund der Trägheit besteht die Tendenz von Körpern darin, ihren Bewegungszustand (Richtung, Modul und Richtung) beizubehalten oder ausruhen.
Vielleicht möchten Sie mehr darüber erfahren Newtons erstes Gesetz.
Frage 4 – Newtons zweites Gesetz (Dynamik)
Im Experimentalphysikunterricht wird ein Experiment mit Kisten unterschiedlicher Masse durchgeführt, wobei auf jeden Kästchen eine konstante Kraft ausgeübt wird. Ziel ist es zu verstehen, wie die Beschleunigung eines Objekts mit der ausgeübten Kraft und der Masse des Objekts zusammenhängt.
Während des Experiments hält die Box eine konstante Beschleunigung von 2 m/s² aufrecht. Anschließend werden Masse- und Festigkeitsänderungen in folgenden Situationen vorgenommen:
I – Die Masse bleibt gleich, aber der Kraftmodul ist doppelt so groß wie im Original.
II – Die ausgeübte Kraft ist die gleiche wie beim Original, die Masse ist jedoch verdoppelt.
Die Werte der neuen Beschleunigungen im Verhältnis zum Original betragen in beiden Fällen jeweils
Der)
B)
w)
D)
Es ist)
Der Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung wird durch das zweite Newtonsche Gesetz beschrieben, das besagt: Die resultierende Kraft, die auf einen Körper wirkt, ist gleich dem Produkt aus seiner Masse und seiner Beschleunigung.
Wo,
FR ist die resultierende Kraft, die Summe aller auf den Körper wirkenden Kräfte,
m ist die Masse,
a ist die Beschleunigung.
In Situation I, wir haben:
Die Masse bleibt gleich, aber die Größe der Kraft verdoppelt sich.
Zur Unterscheidung verwenden wir 1 für die ursprünglichen Mengen und 2 für die neuen.
Original:
Neu:
Kraft 2 ist doppelt so groß wie Kraft 1.
F2 = 2F1
Da die Massen gleich sind, isolieren wir sie in beiden Gleichungen, setzen sie gleich und lösen nach a2 auf.
Ersetzen von F2,
Wenn wir also die Größe der Kraft verdoppeln, multipliziert sich auch die Größe der Beschleunigung mit 2.
In Situation II:
Ausgleich der Kräfte und Wiederholung des vorherigen Vorgangs:
m2 ersetzen,
Durch Verdoppelung der Masse und Beibehaltung der ursprünglichen Kraft sinkt die Beschleunigung also auf die Hälfte.
Brauche Verstärkung mit Newtons zweites Gesetz? Lesen Sie unsere Inhalte.
Frage 5 – Newtons Drittes Gesetz (Dynamik)
Ein Physiklehrer, der vom praktischen Lernen begeistert ist, beschließt, im Klassenzimmer ein eigenartiges Experiment durchzuführen. Er zieht ein Paar Rollschuhe an und stößt dann gegen eine Wand. Wir werden die physikalischen Konzepte untersuchen, die in dieser Situation eine Rolle spielen.
Was passiert mit dem Lehrer, wenn er mit Rollschuhen gegen die Wand des Klassenzimmers stößt, und welche physischen Konzepte sind damit verbunden?
a) A) Der Lehrer wird aufgrund der auf die Wand ausgeübten Kraft nach vorne geschleudert. (Newtons Gesetz – Drittes Gesetz von Aktion und Reaktion)
b) Der Lehrer bleibt still, da zwischen den Schlittschuhen und dem Boden Reibung entsteht. (Newtonsches Gesetz – Erhaltung der Menge linearer Bewegung)
c) Der Lehrer bleibt still. (Newtons Gesetz – Reibung)
d) Der Lehrer wird durch das Rollen der Schlittschuhe aufgrund der Wandreaktion nach hinten geschleudert. (Newtons Gesetz – Drittes Gesetz von Aktion und Reaktion)
e) Die Schlittschuhe des Lehrers erhitzen sich aufgrund der Reibung mit dem Boden. (Newtons Gesetz – Reibung)
Newtons drittes Gesetz erklärt, dass jede Aktion eine Reaktion gleicher Intensität, gleicher Richtung und entgegengesetzter Richtung hervorruft.
Wenn eine Kraft gegen die Wand ausgeübt wird, drückt die Reaktion den Lehrer in die entgegengesetzte Richtung, mit der gleichen Intensität wie die ausgeübte Kraft.
Das Gesetz von Aktion und Reaktion wirkt auf Körperpaare, niemals auf denselben Körper.
Wenn die Schlittschuhe das Rollen ermöglichen, wird der Schwerpunkt des Lehrers nach hinten geworfen und er rutscht durch den Raum.
Denken Sie daran Newtons drittes Gesetz.
Frage 6 – Gesetz der universellen Gravitation
Der Physikclub der Schule erforscht die Umlaufbahn des Mondes um die Erde. Sie möchten die Kraft der Anziehungskraft zwischen der Erde und ihrem natürlichen Satelliten verstehen und dabei die Prinzipien des Newtonschen Gesetzes der universellen Gravitation anwenden.
Massenschätzungen sind kg für die Erde und etwa 80-mal kleiner für den Mond. Ihre Zentren liegen durchschnittlich 384.000 km entfernt.
Zu wissen, dass die Konstante der universellen Gravitation (G) ist N⋅m²/kg², die Anziehungskraft zwischen der Erde und dem Mond beträgt ungefähr
Der)
B)
w)
D)
Es ist)
Newtons Gesetz der universellen Gravitation besagt: „Die Kraft der Gravitationsanziehung zwischen zwei Massen (m1 und m2) ist direkt.“ proportional zum Produkt ihrer Massen und der universellen Gravitationskonstante und umgekehrt proportional zum Quadrat von zwei Distanz.
Seine Formel:
Wo:
F ist die Kraft der Gravitationsanziehung,
G ist die Konstante der universellen Gravitation,
m1 und m2 sind die Massen der Körper,
d ist der Abstand zwischen den Massenschwerpunkten in Metern.
Wertersatz:
Erfahren Sie mehr über Erdanziehungskraft.
Frage 7 – Freier Fall (Bewegung in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld)
In einer praktischen Aufgabe für die Wissenschaftsmesse der Schule wird eine Gruppe die Auswirkungen eines gleichmäßigen Gravitationsfeldes aufdecken. Nach einer Erläuterung des Konzepts der Schwerkraft führen sie ein praktisches Experiment durch.
Dabei werden zwei Stahlkugeln, eine mit einem Durchmesser von 5 cm und die andere mit einem Durchmesser von 10 cm, aus der Ruhe gebracht Moment, von einem der Gruppenmitglieder, aus einem Fenster im dritten Stock des Schule.
Am Boden zeichnet ein in Zeitlupe aufzeichnendes Mobiltelefon den genauen Zeitpunkt des Aufpralls der Kugeln auf den Boden auf. Auf einem Blatt fordert die Gruppe die Zuschauer auf, die Option auszuwählen, die ihrer Meinung nach den Zusammenhang zwischen den Geschwindigkeiten von Objekten erklärt, wenn sie den Boden berühren.
Wenn Sie über gute physikalische Kenntnisse verfügen, wählen Sie die entsprechende Option aus
a) Das schwerere Objekt hat eine höhere Geschwindigkeit.
b) Das leichtere Objekt hat eine höhere Geschwindigkeit.
c) Beide Objekte haben die gleiche Geschwindigkeit.
d) Der Geschwindigkeitsunterschied hängt von der Höhe des Turms ab.
e) Der Geschwindigkeitsunterschied hängt von der Masse der Objekte ab.
Unter Vernachlässigung der Lufteinwirkung fallen alle Objekte unabhängig von ihrer Masse mit der gleichen Erdbeschleunigung.
Das Gravitationsfeld zieht Objekte mit der gleichen konstanten Beschleunigung von ungefähr an .
Die Geschwindigkeitsfunktion wird beschrieben durch:
Dabei ist Vi die Anfangsgeschwindigkeit gleich Null und die Beschleunigung g:
Die Geschwindigkeit hängt also nur vom Wert der Erdbeschleunigung und der Fallzeit ab.
Die zurückgelegte Strecke kann auch wie folgt gemessen werden:
Man erkennt, dass weder die Geschwindigkeit noch die Entfernung von der Masse des Objekts abhängen.
Trainiere mehr Freifallübungen.
Frage 8 – Horizontaler Start (Bewegung in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld)
In einem Experiment werfen zwei Schüler einen Ball horizontal aus großer Höhe. Während einer den Ball wirft, zeichnet der andere in einer bestimmten Entfernung ein Video der Flugbahn des Balls auf. Unter Vernachlässigung des Luftwiderstands sind die Flugbahn und die horizontale Geschwindigkeit des Balls während der Bewegung zu berücksichtigen
a) eine gerade absteigende Linie, und die horizontale Geschwindigkeit nimmt zu.
b) eine gerade Linie, und die horizontale Geschwindigkeit nimmt mit der Zeit zu.
c) ein Kreisbogen, und die horizontale Geschwindigkeit nimmt mit der Zeit ab.
d) eine Wellenlinie und die horizontale Geschwindigkeit schwankt.
e) eine Parabel, und die horizontale Geschwindigkeit bleibt konstant.
Horizontale und vertikale Bewegung sind unabhängig.
Wenn der Luftwiderstand vernachlässigt wird, bleibt die horizontale Geschwindigkeit konstant, da es keine Reibung gibt und die Bewegung gleichmäßig ist.
Die vertikale Bewegung wird beschleunigt und hängt von der Erdbeschleunigung ab.
Die Zusammensetzung der Bewegungen bildet die Flugbahn einer Parabel.
Möchten Sie mehr darüber erfahren? Horizontaler Start.
Frage 9 – Kraft und Leistung
Ein Student untersucht den Wirkungsgrad einer Maschine, der laut Herstellerangaben bei 80 % liegt. Die Maschine erhält eine Leistung von 10,0 kW. Unter diesen Bedingungen beträgt die angebotene Nutzleistung bzw. die Verlustleistung der Maschine
a) Nutzleistung: 6,4 kW und Verlustleistung: 3,6 kW.
b) Nutzleistung: 2,0 kW und Verlustleistung: 8,0 kW.
c) Nutzleistung: 10,0 kW und Verlustleistung: 0,0 kW.
d) Nutzleistung: 8,0 kW und Verlustleistung: 2,0 kW.
e) Nutzleistung: 5,0 kW und Verlustleistung: 5,0 kW.
Der Wirkungsgrad (η) ist das Verhältnis zwischen Nutzleistung und Empfangsleistung, ausgedrückt als:
Die Nutzleistung wiederum ist die empfangene Leistung abzüglich der Verlustleistung.
Nutzleistung = Empfangsleistung – Verlustleistung
Bei einer Ausbeute von 80 % bzw. 0,8 ergibt sich:
Somit beträgt die Nutzleistung:
Nutzleistung = Empfangsleistung – Verlustleistung
Nutzleistung = 10 kW - 2 W = 8 kW
Vielleicht möchten Sie sich daran erinnern mechanische Kraft und Leistung.
Frage 10 – Konservatives mechanisches System
In einem Physiklabor simuliert eine Bahn mit Karren eine Achterbahn. Am höchsten Punkt des Weges lassen sie den Wagen stehen. Der Wagen senkt sich dann ab und verringert seine Höhe, während seine Geschwindigkeit während des Abstiegs zunimmt.
Wenn es keinen Energieverlust aufgrund von Reibung oder Luftwiderstand gibt, wie gilt dann die Erhaltung der mechanischen Energie für dieses konservative System?
a) Die gesamte mechanische Energie nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit des Wagens zu.
b) Die gesamte mechanische Energie nimmt ab, da ein Teil der Energie durch Reibung in Wärme umgewandelt wird.
c) Die gesamte mechanische Energie bleibt konstant, da keine dissipativen Kräfte wirken.
d) Die gesamte mechanische Energie hängt von der Masse des Wagens ab, da sie die Schwerkraft beeinflusst.
e) Die gesamte mechanische Energie variiert je nach Umgebungstemperatur, da sie den Luftwiderstand beeinflusst.
Mechanische Energie ist die Summe ihrer Teile, wie etwa der potentiellen Gravitationsenergie und der kinetischen Energie.
Betrachtet man das konservative System, also ohne Energieverluste, muss die Endenergie gleich der Anfangsenergie sein.
Zu Beginn stand der Wagen still, seine kinetische Energie war gleich Null, während seine potentielle Energie am höchsten Punkt war, da er sich am höchsten Punkt befand.
Beim Abstieg beginnt es sich zu bewegen und seine kinetische Energie nimmt mit abnehmender Höhe zu, wodurch auch seine potentielle Energie abnimmt.
Während ein Teil abnimmt, nimmt der andere im gleichen Verhältnis zu, sodass die mechanische Energie konstant bleibt.
Erinnern Sie sich an die Konzepte über mechanische Energie.
Frage 11 – Spezifische Masse oder absolute Dichte
Bei einer Untersuchung der Eigenschaften von Materie werden drei Würfel unterschiedlichen Volumens und unterschiedlichen Materials verwendet, um eine Skala der spezifischen Masse dieser Materialien zu erstellen.
Mit Hilfe einer Waage und eines Lineals erhält man für die Würfel:
- Stahl: Masse = 500 g, Volumen = 80 cm³
- Holz: Masse = 300 g, Volumen = 400 cm³
- Aluminium: Masse = 270 g, Volumen = 100 cm³
Von der höchsten spezifischen Masse bis zur niedrigsten ergeben sich folgende Werte:
a) Stahl: 6,25 g/cm³, Aluminium: 2,7 g/cm³, Holz: 0,75 g/cm³
b) Holz: 1,25 g/cm³, Stahl: 0,75 g/cm³, Aluminium: 0,5 g/cm³
c) Stahl: 2 g/cm³, Holz: 1,25 g/cm³, Aluminium: 0,5 g/cm³
d) Aluminium: 2 g/cm³, Stahl: 0,75 g/cm³, Holz: 0,5 g/cm³
e) Aluminium: 2 g/cm³, Stahl: 1,25 g/cm³, Holz: 0,75 g/cm³
Die spezifische Masse eines Materials ist als Masse pro Volumeneinheit definiert und wird nach folgender Formel berechnet:
Für die Stahl:
Zum Holz:
Für die Aluminium:
Erfahren Sie mehr unter:
- Spezifische Masse
- Dichte
Frage 12 – Druck, der von einer Flüssigkeitssäule ausgeübt wird
Ein Schüler taucht auf Meereshöhe in einen See und erreicht eine Tiefe von 2 Metern. Welchen Druck übt das Wasser in dieser Tiefe auf ihn aus? Betrachten Sie die Erdbeschleunigung als und die Dichte von Wasser als
.
a) 21 Pa
b) 121 Pa
c) 1121 Pa
d) 121.000 Pa
e) 200.000 Pa
Der Druck in einer ruhenden Flüssigkeit ergibt sich aus der Formel:
P=ρ⋅g⋅h + atmosphärisches P
Wo:
P ist der Druck,
ρ ist die Dichte der Flüssigkeit,
g ist die Erdbeschleunigung,
h ist die Tiefe der Flüssigkeit.
Übe mehr hydrostatische Übungen.
ASTH, Rafael. Physikübungen (gelöst) für das 1. Jahr des Gymnasiums.Alles zählt, [n.d.]. Verfügbar in: https://www.todamateria.com.br/exercicios-de-fisica-para-1-ano-do-ensino-medio/. Zugang unter:
Auch sehen
- Übungen zu potentieller und kinetischer Energie
- Physikalische Formeln
- Übungen zu Newtons Gesetzen kommentiert und gelöst
- Arbeit in der Physik
- Hydrostatische Übungen
- Physik bei Enem
- Übungen zur kinetischen Energie
- Schwere
