Mechanik lernen: Grundlagen, Kinematik, Dynamik und mehr

Question 1

Wie hängt die Rotationsenergie eines starren Körpers von seinem Trägheitsmoment und seiner Winkelgeschwindigkeit ab?

Accepted Answer

Direkt proportional zum Quadrat des Trägheitsmoments und zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit

Answer

Direkt proportional zum Trägheitsmoment und umgekehrt proportional zur Winkelgeschwindigkeit

Answer

Direkt proportional zur Winkelgeschwindigkeit und unabhängig vom Trägheitsmoment

Answer

Unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit und direkt proportional zum Trägheitsmoment

Question 2

Beschreibe das zweite Newtonsche Gesetz in Worten und erläutere, wie du es experimentell überprüfen kannst.

Accepted Answer

Die Beschleunigung eines Objekts ist proportional zur auf das Objekt wirkenden Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse.

Answer

Die Kraft, die auf ein Objekt wirkt, ist proportional zu seiner Geschwindigkeit.

Answer

Die Masse eines Objekts ist proportional zur auf das Objekt wirkenden Kraft.

Answer

Die Beschleunigung eines Objekts ist unabhängig von seiner Masse.

Question 3

Beschreibe die Eigenschaften und das Verhalten elastischer Materialien, wenn eine Kraft auf sie einwirkt.

Accepted Answer

Elastische Materialien verformen sich unter Belastung und kehren nach deren Entfernung in ihre ursprüngliche Form zurück.

Answer

Elastische Materialien können ohne Beschädigung beliebig stark verformt werden.

Answer

Elastische Materialien sind sehr fest und widerstehen großen Kräften ohne Verformung.

Question 4

Erläutern Sie, wie Reibungskräfte die Drehbewegung eines Rotors beeinflussen. Analysieren Sie dabei die Auswirkungen auf Drehmoment, Winkelbeschleunigung und Rotationsenergie.

Accepted Answer

Reibungskräfte verringern Drehmoment und Winkelbeschleunigung, was zu einem Verlust an Rotationsenergie führt.

Answer

Reibungskräfte erhöhen das Drehmoment, verringern aber Winkelbeschleunigung und Rotationsenergie.

Answer

Reibungskräfte verringern das Drehmoment, erhöhen aber Winkelbeschleunigung und Rotationsenergie.

Answer

Reibungskräfte haben keinen Einfluss auf Drehmoment oder Winkelbeschleunigung, erhöhen aber die Rotationsenergie.

Question 5

Welche Arten von Reibungskräften gibt es und wie wirken sie sich auf die Bewegung von Gegenständen im Alltag aus?

Accepted Answer

Haftungsreibung, Gleitreibung, Rollreibung

Answer

Statische Reibung, dynamische Reibung, kinetische Reibung

Answer

Reibungskräfte entstehen nur, wenn sich Oberflächen nicht bewegen.

Answer

Reibungskräfte sind immer hinderlich, da sie die Bewegung bremsen.

Question 6

Wie beeinflusst die Corioliskraft die Bewegung von Objekten auf der Erde und welche Rolle spielt sie bei großräumigen Erdsystemen wie Wind- und Meeresströmungen?

Accepted Answer

Die Corioliskraft lenkt Objekte auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ab.

Accepted Answer

Die Corioliskraft ist für die großräumige Zirkulation von Atmosphäre und Ozeanen verantwortlich.

Answer

Die Corioliskraft wirkt nur auf Objekte in der Nähe der Erdpole.

Answer

Die Corioliskraft ist die Hauptursache für Hurrikane und Taifune.

Question 7

Frage:

Wie wirken sich Reibungskräfte auf Drehbewegungen aus? Erläutere ihren Einfluss auf Drehmoment, Winkelbeschleunigung und Rotationsenergie eines Rotors.

Accepted Answer

Reibungskräfte verringern Drehmoment und Winkelbeschleunigung und reduzieren die Rotationsenergie.

Answer

Reibungskräfte erhöhen Drehmoment und Winkelbeschleunigung und steigern die Rotationsenergie.

Answer

Reibungskräfte verringern das Drehmoment, erhöhen aber die Winkelbeschleunigung und steigern die Rotationsenergie.

Answer

Reibungskräfte erhöhen das Drehmoment, verringern aber die Winkelbeschleunigung und reduzieren die Rotationsenergie.

Question 8

Drehmoment und Winkelbeschleunigung stehen in direktem Zusammenhang. Erkläre diese Beziehung und nenne Beispiele aus dem Alltag, die dieses Prinzip verdeutlichen.

Accepted Answer

Je größer das Drehmoment, desto größer die Winkelbeschleunigung, und je größer das Trägheitsmoment, desto kleiner die Winkelbeschleunigung.

Answer

Je kleiner das Drehmoment, desto größer die Winkelbeschleunigung, und je größer das Trägheitsmoment, desto größer die Winkelbeschleunigung.

Answer

Die Winkelbeschleunigung ist immer konstant, unabhängig vom Drehmoment oder Trägheitsmoment.

Answer

Drehmoment und Winkelbeschleunigung stehen in keiner Beziehung zueinander.

Question 9

Welche sind die vier Grundkräfte der Physik? Ordne sie von der schwächsten zur stärksten an und gib ihre jeweilige Reichweite an.

Accepted Answer

Gravitation (schwachste, unendlich), Elektromagnetische Kraft (mittelstark, unendlich), Schwache Kernkraft (stark, sehr kurzreichweitig), Starke Kernkraft (stärkste, sehr kurzreichweitig)

Answer

Starke Kernkraft, Schwache Kernkraft, Elektromagnetische Kraft, Gravitation

Answer

Elektromagnetische Kraft, Starke Kernkraft, Schwache Kernkraft, Gravitation

Answer

Schwache Kernkraft, Elektromagnetische Kraft, Gravitation, Starke Kernkraft

Question 10

Wie hängen Drehmoment und Winkelbeschleunigung zusammen? Erläutere dies anhand von Beispielen aus dem Alltag.

Accepted Answer

Drehmoment ist direkt proportional zur Winkelbeschleunigung und umgekehrt proportional zum Trägheitsmoment.

Answer

Drehmoment ist direkt proportional zur Winkelgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Trägheitsmoment.

Answer

Winkelbeschleunigung ist direkt proportional zum Trägheitsmoment und umgekehrt proportional zum Drehmoment.

Answer

Trägheitsmoment ist direkt proportional zur Winkelbeschleunigung und umgekehrt proportional zum Drehmoment.

Question 11

Was ist Gravitation und wie wirkt sie sich auf die Bewegung von Himmelskörpern wie Planeten und Monden aus?

Accepted Answer

Gravitation ist eine Anziehungskraft zwischen allen Massen im Universum.

Answer

Gravitation ist eine Abstoßungskraft zwischen allen Massen im Universum.

Answer

Gravitation wirkt nur auf der Erde.

Answer

Gravitation wirkt nur auf Planeten.

Question 12

Beschreibe die wesentlichen Merkmale harmonischer Schwingungen und erkläre, wie sie in physikalischen Systemen vorkommen.

Accepted Answer

Regelmäßige Bewegung mit gleichbleibender Amplitude und Frequenz

Answer

Geradlinige Bewegung mit wachsender Amplitude

Answer

Unregelmäßige Bewegung ohne erkennbares Muster

Answer

Abklingende Bewegung mit sinkender Amplitude

Question 13

Wie wirkt sich die kinetische Reibung auf Schwingungen aus?

Accepted Answer

Sie schwächt die Schwingung und verringert die Schwingungsdauer.

Answer

Sie verstärkt die Schwingung und erhöht die Schwingungsdauer.

Answer

Sie hat keinen Einfluss auf die Schwingungsstärke, verringert aber die Schwingungsdauer.

Question 14

Wie beeinflusst die Fluiddynamik die Konstruktion von Flugzeugen und Schiffen?

Accepted Answer

Die Form von Flugzeugflügeln und Schiffsrümpfen wird anhand der Prinzipien der Fluiddynamik optimiert.

Answer

Die Fluiddynamik befasst sich nur mit der Bewegung von Gasen.

Answer

Der Auftrieb entsteht, weil Flüssigkeiten und Gase in Ruhe sind.

Answer

Die Fluiddynamik hat keine Bedeutung für die Fahrzeugkonstruktion.

Question 15

Welche Größe ist **keine** vektorielle Größe?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Answer

Kraft

Question 16

Ein Körper bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 m/s. Welche Beschleunigung hat er?

Accepted Answer

0 m/s²

Answer

10 m/s²

Answer

-10 m/s²

Answer

5 m/s²

Question 17

Welche Kraft bewirkt, dass ein Ball auf den Boden fällt?

Accepted Answer

Schwerkraft

Answer

Reibungskraft

Answer

Trägheitskraft

Answer

Normalkraft

Question 18

Was ist der Unterschied zwischen Impuls und Drehimpuls?

Accepted Answer

Impuls ist ein Skalar, Drehimpuls ist ein Vektor

Answer

Drehimpuls ist ein Skalar, Impuls ist ein Vektor

Answer

Beide sind Skalare

Answer

Beide sind Vektoren

Question 19

Ein Körper rotiert mit einer Winkelgeschwindigkeit von 5 rad/s. Welche Winkelbeschleunigung hat er, wenn er in 10 s zum Stillstand kommt?

Accepted Answer

-0,5 rad/s²

Answer

0,5 rad/s²

Answer

1 rad/s²

Answer

-1 rad/s²

Question 20

Welche Aussage zur Drehbewegung ist **falsch**?

Accepted Answer

Das Trägheitsmoment ist eine skalare Größe

Answer

Das Drehmoment ist eine vektorielle Größe

Answer

Die Winkelbeschleunigung ist proportional zum Drehmoment

Answer

Der Drehimpuls ist eine Erhaltungsgröße

Question 21

Welche Aussage zur Kinematik ist **richtig**?

Accepted Answer

Die Beschleunigung ist die erste Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit

Answer

Die Geschwindigkeit ist die erste Ableitung der Beschleunigung nach der Zeit

Answer

Die Strecke ist die zweite Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit

Answer

Die Zeit ist die erste Ableitung der Strecke nach der Geschwindigkeit

Question 22

Wie wirken Reibungskräfte auf die Bewegung von Gegenständen und welche Maßnahmen können ergriffen werden, um Reibungsverluste zu verringern?

Accepted Answer

Reibungskräfte wirken immer entgegen der Bewegungsrichtung und bremsen Objekte ab.

Answer

Reibungskräfte treten nur bei Objekten mit rauen Oberflächen auf.

Answer

Die Reibungskraft ist unabhängig von der Kontaktfläche zwischen den Objekten.

Question 23

Welche Rolle spielen Sensoren und Datenerfassungssysteme in der Mechanik?

Accepted Answer

Sie ermöglichen präzise Messungen von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Answer

Sie werden nur in der Robotik eingesetzt.

Answer

Sie können Bewegungen nicht in Echtzeit erfassen.

Answer

Sensoren sind für die qualitative Bewegungsanalyse nicht notwendig.

Question 24

Welche der folgenden Größen ist eine skalare Größe, die nur einen Betrag hat und keine Richtung?

Accepted Answer

Weg

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Answer

Kraft

Question 25

Ein Körper bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 Metern pro Sekunde. Wie weit legt er in 5 Sekunden zurück?

Accepted Answer

50 m

Answer

10 m

Answer

100 m

Answer

500 m

Question 26

Welche der folgenden Kräfte ist eine konservative Kraft, bei der die Arbeit unabhängig vom Weg ist?

Accepted Answer

Gravitationskraft

Answer

Reibungskraft

Answer

Lorentzkraft

Answer

Normalkraft

Question 27

Ein Körper der Masse m wird mit der Kraft F beschleunigt. Wie groß ist die Beschleunigung des Körpers gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz?

Accepted Answer

F/m

Answer

m/F

Answer

F*m

Answer

m*F

Question 28

Welche der folgenden Einheiten ist die SI-Basiseinheit für das Drehmoment?

Accepted Answer

Newtonmeter

Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Ampere

Question 29

Ein Körper mit dem Trägheitsmoment I wird durch ein Drehmoment τ beschleunigt. Wie groß ist die Winkelbeschleunigung des Körpers gemäß dem Drehmomentensatz?

Accepted Answer

τ/I

Answer

I/τ

Answer

τ*I

Answer

I*τ

Question 30

Wie hängen Drehmoment und Winkelbeschleunigung zusammen? Nenne Beispiele aus dem Alltag, die dein Verständnis verdeutlichen.

Accepted Answer

Drehmoment und Winkelbeschleunigung sind direkt proportional. Mehr Drehmoment bedeutet mehr Winkelbeschleunigung.

Answer

Drehmoment und Winkelbeschleunigung sind umgekehrt proportional. Mehr Drehmoment bedeutet weniger Winkelbeschleunigung.

Answer

Drehmoment und Winkelbeschleunigung sind unabhängig voneinander.

Question 31

Welche Kraft wirkt auf einen ruhenden Gegenstand, der sich auf einer geneigten Ebene befindet?

Accepted Answer

Die Gewichtskraft und die Normalkraft

Answer

Nur die Gewichtskraft

Answer

Nur die Normalkraft

Answer

Nur die Reibungskraft

Question 32

Welche der folgenden Energieformen ist keine konservative Energieform (d. h. sie kann nicht vollständig in andere Energieformen umgewandelt werden)?

Accepted Answer

Wärmeenergie

Answer

Potenzielle Energie

Answer

Kinetische Energie

Answer

Elektrische Energie

Question 33

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Drehbewegung eines starren Körpers?

Accepted Answer

τ = Iα

Answer

F = ma

Answer

a = v/t

Answer

W = Fd

Question 34

Welche Größe ist bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung konstant?

Accepted Answer

Beschleunigung

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Zeit

Answer

Weg

Question 35

Welche der folgenden Einheiten ist die SI-Einheit für Kraft?

Accepted Answer

Newton

Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Kilogramm

Question 36

Welche Größe bleibt bei einer Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit unverändert?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Weg

Answer

Beschleunigung

Answer

Energie

Question 37

Welche Kraft wirkt einer Bewegung eines Körpers entgegen?

Accepted Answer

Reibungskraft

Answer

Spannkraft

Answer

Normalkraft

Answer

Schwerkraft

Question 38

Welche Größe gibt Aufschluss über die Trägheit eines Körpers?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Answer

Energie

Question 39

Welche physikalische Größe bewirkt eine Änderung der Drehgeschwindigkeit?

Accepted Answer

Drehmoment

Answer

Kraft

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Question 40

Welche Energieform wird bei der Verformung einer Feder gespeichert?

Accepted Answer

Elastische Energie

Answer

Potentielle Energie

Answer

Kinetische Energie

Answer

Elektrische Energie

Question 41

Welche der genannten Größen ist eine vektorielle Größe?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Masse

Answer

Energie

Answer

Zeit

Question 42

Welche Kraft wirkt auf einen Körper der Masse m, der mit einer Beschleunigung a bewegt wird?

Accepted Answer

F = m * a

Answer

F = m / a

Answer

F = a / m

Answer

F = a * m

Question 43

Welche Energieform wird in elektrische Energie umgewandelt, wenn ein Generator betrieben wird?

Accepted Answer

Mechanische Energie

Answer

Kernenergie

Answer

Chemische Energie

Answer

Thermische Energie

Question 44

Welche Aussage über die Reibung ist korrekt?

Accepted Answer

Reibung wirkt der Bewegung entgegen.

Answer

Reibung ist proportional zur Geschwindigkeit.

Answer

Reibung ist proportional zum Gewicht des Körpers.

Answer

Reibung ist eine konservative Kraft.

Question 45

Ein Körper befindet sich im statischen Gleichgewicht. Welche Aussage ist richtig?

Accepted Answer

Die Summe der Kräfte und Momente auf den Körper ist Null.

Answer

Die Summe der Momente auf den Körper ist Null.

Answer

Die Summe der Kräfte auf den Körper ist Null.

Question 46

Welche Einheit hat der Druck?

Accepted Answer

Pascal (Pa)

Answer

Watt (W)

Answer

Joule (J)

Answer

Newton (N)

Question 47

Welche Aussage über die Beschleunigung eines Körpers ist richtig?

Accepted Answer

Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit.

Answer

Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Masse.

Answer

Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Weg.

Question 48

Welche Aussage über die Energieerhaltung ist richtig?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die potentielle Energie eines Körpers ist immer kleiner als seine kinetische Energie.

Answer

Die kinetische Energie eines Körpers ist immer größer als seine potentielle Energie.

Question 49

Welche Aussage über die Drehbewegung ist richtig?

Accepted Answer

Das Drehmoment ist das Produkt aus Kraft und Hebelarm.

Answer

Das Drehmoment ist das Produkt aus Geschwindigkeit und Masse.

Answer

Das Drehmoment ist das Produkt aus Energie und Zeit.

Question 50

Welche Aussage über die Reibungskraft ist richtig?

Accepted Answer

Die Reibungskraft wirkt der Bewegung entgegen.

Answer

Die Reibungskraft ist immer größer als die Gleitreibungskraft.

Answer

Die Reibungskraft ist unabhängig von der Auflagefläche.

Answer

Die Reibungskraft ist immer kleiner als die Haftreibungskraft.

Question 51

Welche der folgenden Größen ist eine skalare Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Answer

Beschleunigung

Question 52

Ein Körper mit der Masse m bewegt sich mit der Geschwindigkeit v. Welche Energie besitzt der Körper?

Accepted Answer

E = 1/2 * m * v²

Answer

E = 1/2 * g * v²

Answer

E = m * g * v

Answer

E = m * v

Question 53

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Impulserhaltungssatz?

Accepted Answer

Der Gesamtimpuls eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die potentielle Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die kinetische Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Question 54

Ein starrer Körper rotiert um eine Achse. Welcher der folgenden Faktoren beeinflusst das Trägheitsmoment des Körpers?

Accepted Answer

Masse, Abstand zur Rotationsachse

Answer

Geschwindigkeit des Körpers

Answer

Kraft, die auf den Körper wirkt

Answer

Beschleunigung des Körpers

Question 55

Welche der folgenden Aussagen über die Reibungskraft ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine dissipative Kraft.

Answer

Sie ist immer eine konstante Kraft.

Answer

Sie wirkt immer in Bewegungsrichtung.

Answer

Sie ist unabhängig von der Kontaktfläche.

Question 56

Welche der folgenden Aussagen über die Energieerhaltung ist korrekt?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die kinetische Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die potentielle Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Question 57

Ein Körper mit der Masse $m = 5  	ext{kg}$ bewegt sich mit der Geschwindigkeit $v = 10  	ext{m/s}$. Welche kinetische Energie besitzt der Körper?

Accepted Answer

250 J

Answer

1000 J

Answer

500 J

Answer

125 J

Question 58

Ein Auto mit der Masse $m = 1000  	ext{kg}$ fährt mit der Geschwindigkeit $v = 30  	ext{km/h}$. Welche Bremskraft muss mindestens wirken, um das Auto innerhalb von $t = 10  	ext{s}$ zum Stillstand zu bringen?

Accepted Answer

800 N

Answer

1200 N

Answer

400 N

Question 59

Ein Körper der Masse $m = 2  	ext{kg}$ befindet sich auf einer schiefen Ebene mit dem Neigungswinkel $alpha = 30degree$. Welche Beschleunigung erfährt der Körper, wenn der Reibungskoeffizient $mu = 0,1$ ist?

Accepted Answer

9,3 m/s²

Answer

4,65 m/s²

Answer

7 m/s²

Answer

14 m/s²

Question 60

Ein Rad mit dem Radius $r = 0,5  	ext{m}$ rollt mit der Winkelgeschwindigkeit $omega = 10  	ext{rad/s}$. Welche Zentripetalbeschleunigung erfährt ein Punkt auf dem Rand des Rades?

Accepted Answer

50 m/s²

Answer

75 m/s²

Answer

25 m/s²

Answer

100 m/s²

Question 61

Ein Körper mit der Masse $m = 1  	ext{kg}$ wird von einer Feder mit der Federkonstante $D = 100  	ext{N/m}$ auf die Auslenkung $A = 0,2  	ext{m}$ ausgelenkt. Welche potentielle Energie wird in der Feder gespeichert?

Accepted Answer

2 J

Answer

4 J

Answer

1 J

Answer

3 J

Question 62

Ein Körper mit der Masse $m = 5  	ext{kg}$ bewegt sich mit der Geschwindigkeit $v = 10  	ext{m/s}$ auf eine ruhende Wand zu. Nach dem Aufprall prallt der Körper mit der Geschwindigkeit $v = -5  	ext{m/s}$ zurück. Welcher Impuls wurde auf die Wand übertragen?

Accepted Answer

100 kg m/s

Answer

200 kg m/s

Answer

50 kg m/s

Answer

150 kg m/s

Question 63

Ein Körper mit der Masse $m = 2  	ext{kg}$ befindet sich auf einer horizontalen Ebene. Welche Reibungskraft wirkt auf den Körper, wenn die Beschleunigung des Körpers $a = 3  	ext{m/s²}$ beträgt und der Reibungskoeffizient $mu = 0,2$ ist?

Accepted Answer

6 N

Answer

9 N

Answer

3 N

Answer

12 N

Question 64

Ein Rad mit dem Radius $r = 0,5  	ext{m}$ rollt mit der Geschwindigkeit $v = 10  	ext{m/s}$. Welche Winkelgeschwindigkeit besitzt das Rad?

Accepted Answer

20 rad/s

Answer

10 rad/s

Answer

40 rad/s

Answer

30 rad/s