Anleitung und Hinweise zum Lösen von <strong>Aufgaben</strong>Bei <strong>der</strong> Lösung von Physikaufgaben ist es wichtig, immer nach demselben Schema = Rezeptvorzugehen. Folgende Vorgehensweise wird empfohlen:1. Analysieren Sie den häufig komplexen <strong>Aufgaben</strong>text auf physikalische Stichworte wieBewegung, Kraft, Arbeit, Energie, Impuls, Stoß, etc.2. Analysieren Sie die Begriffe weiter, z.B. welche Art von Bewegung (gleichförmig,beschleunigt, Dreh-, Kreis- …?), welche Kräfte (Schwerkraft, H<strong>an</strong>gabtrieb, Reibung …?),welche Form von Arbeit / Energie (Lageenergie, Reibungsarbeit …?), etc.3. Machen Sie eine Skizze mit den gegebenen & gesuchten Größen, und ergänzen Sie dieseentsprechend, z.B. Kräftezerlegung bei <strong>der</strong> schiefen Ebene.4. Machen Sie eine Liste <strong>der</strong> gegebenen und gesuchten Größen, und rechnen Sie diese in SI-Einheiten um.5. Suchen Sie auf Basis <strong>der</strong> gefundenen Stichworte die entsprechenden Formeln in <strong>der</strong>Formelsammlung, z.B. beschleunigte Bewegung mit Anf<strong>an</strong>gsgeschwindigkeit,Zentrifugalkraft, Energieerhaltung, Impulserhaltung.6. Setzen Sie die gegebenen Größen in die Formeln ein: Haben Sie so viele Gleichungen wieUnbek<strong>an</strong>nte? Ansonsten müssen Sie überlegen, welche physikalische Bedingung bzw.Formel Sie noch verwenden könnten?7. Nun können Sie die Gleichungen algebraisch lösen, z.B. bei zwei Gleichungen mit zweiUnbek<strong>an</strong>nten eine Gleichung nach einer Unbek<strong>an</strong>nten auflösen und diese in die <strong>an</strong><strong>der</strong>eGleichung einsetzten. Rechnen Sie Zwischenwerte aus – das vereinfacht dieGleichungen.8. Verwenden Sie bei sehr großen o<strong>der</strong> sehr kleinen Zahlen Zehnerpotenzen. UnterteilenSie die Ergebnisberechnung in drei Teile: Zahlenergebnis, Zehnerpotenzen, Einheiten.9. Wenn Sie die Zahlenwerte in SI-Einheiten in die Lösungsformeln eingesetzt haben,erhalten Sie das Ergebnis automatisch in <strong>der</strong> richtigen SI-Einheit.2 © <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Weiterbildung</strong> <strong>der</strong> <strong>Hochschule</strong> Esslingen e.V.
STATIKMECHANIKÜBUNGSAUFGABEN zu STATIK:1. Wor<strong>an</strong> erkennt m<strong>an</strong> im Kräftepolygon, dass Gleichgewicht herrscht?2. Eine 5 N schwere Lampe hängt <strong>an</strong> einem Seil. Es hängt 20 cm durch; die Befestigungensind 4 m entfernt. Wie groß sind die Zugkräfte wenn <strong>der</strong> Aufhängepunkt a) mittig ist, b)das Seil im Verhältnis 1:3 teilt?3. Ein 1 m l<strong>an</strong>ger Stab ist am unteren Ende gelenkig <strong>an</strong> einer W<strong>an</strong>d befestigt. An seinemoberen Ende das waagrecht über ein 50 cm l<strong>an</strong>ges Seil mit <strong>der</strong> W<strong>an</strong>d verbunden ist,hängt ein Gewicht von 10 3 N. Welche Kraft wirkt im Stab, und welche im Seil (Betrag undRichtung)?4. Auf einer schiefen Ebene (30°) wird ein Rad (2 kg) durch ein Seil am Abrollen gehin<strong>der</strong>t.Mit welcher Kraft zieht das Rad am Seil, wenn dieses a) in Richtung <strong>der</strong> schiefen Ebene,b) horizontal, c) senkrecht nach oben, d) unter 45° zur Horizontalen verläuft? Mitwelcher Kraft drück das Rad jeweils auf die schiefe Ebene? Keine Reibung!5. Berechnen Sie die Kräfte in <strong>der</strong> Aufhängeschnur eines 10 N schweren Bildes wenn diebeiden Ösen 40 cm vonein<strong>an</strong><strong>der</strong> entfernt sind und die Schnur um 10 cm durchhängt?6. Ein symmetrischer Keil (Rücken 4 cm, Seiten 24 cm) wird mit 1 kN, die senkrecht aufseinen Rücken wirkt, in einen Baumstamm getrieben. Welche Kräfte wirken die beidenKeilseiten auf das Holz aus?7. Eine 4 m l<strong>an</strong>ge Leiter (5 kg) lehnt gegen eine W<strong>an</strong>d, ihre Füße sind 1,5 m von <strong>der</strong> W<strong>an</strong>dentfernt. In ihrer Mitte steht ein M<strong>an</strong>n (75 kg). Wie groß muss die Haftreibungskraftzwischen Leiter und Boden sein damit sie nicht abrutscht?8. Der Arm einer Balkenwaage wird durch den Auflagepunkt im Verhältnis 1:4 geteilt.Welche Masse liegt in <strong>der</strong> Waagschale wenn zum Austarieren 1,2 kg notwendig sind(zwei <strong>Lösungen</strong>)?9. Um einen auf Füßen stehenden 20 kN schweren Tresor <strong>an</strong>zuheben, wird ein Rohr untereinem Winkel von ca. 30° unter den Tresor geschoben und auf einem dicht beim Tresorauf dem Fußboden liegenden Klotz gelagert. Wie l<strong>an</strong>g muss das Rohr sein wenn seineBerührungspunkte mit dem Tresor und dem Lagerpunkt 15 cm ausein<strong>an</strong><strong>der</strong> liegen undeine Person die St<strong>an</strong>ge am <strong>an</strong><strong>der</strong>en Ende mit einer Kraft von 1,5 kN nach unten drückt?10. Zum Lösen <strong>der</strong> Radmuttern ist eine Kraft von 500 N und ein Hebelarm von 80 cmnotwendig. Mit welcher Kraft wurden sie zuvor mit einem 40 cm l<strong>an</strong>genSchraubschlüssels <strong>an</strong>gezogen?11. An einem mittig gelagerten und 1 m l<strong>an</strong>gen Hebelarm hängen auf <strong>der</strong> einen Seite dieGewichte 2, 5 und 3 N in den Abständen 10, 40 und 50 cm. Welches Gewicht muss am<strong>an</strong><strong>der</strong>en Ende <strong>der</strong> St<strong>an</strong>ge hängen damit diese im Gleichgewicht ist? Wie hoch ist die Kraftim Lager?12. Berechnen Sie den Schwerpunkt des Kohlendioxidmoleküls (CO): Atommasse Sauerstoff(O) = 16, Atommasse Kohlenstoff (C) = 12, 112,8 pm Abst<strong>an</strong>d zwischen C und O-Atom.13. Berechnen Sie den Schwerpunkt des Wassermoleküls (H2O): Atommasse Sauerstoff (O) =16, Atommasse Wasserstoff (H) = 1, je 95,84 pm Abst<strong>an</strong>d zwischen O und H Atom,104,45° zwischen den beiden OH-Achsen.3 © <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Weiterbildung</strong> <strong>der</strong> <strong>Hochschule</strong> Esslingen e.V.
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