Mechanik in der Biophysik: Grundlagen für Medizinstudierende

Question 1

Welcher Satz beschreibt den Impulserhaltungssatz am besten?

Accepted Answer

Der Gesamtimpuls eines geschlossenen Systems bleibt unverändert.

Answer

Ändert sich die Kraft auf einen Körper, ändert sich auch sein Impuls.

Answer

Der Impuls eines Körpers hängt von seiner Geschwindigkeit ab.

Answer

Der Impulserhaltungssatz gilt nur für elastische Stöße.

Question 2

Was ist die treffendste Beschreibung der physikalischen Größe Arbeit?

Accepted Answer

Energieübertragung durch Kraft zwischen Objekten

Answer

Richtung und Stärke einer Kraft

Answer

Masse eines Objekts

Answer

Geschwindigkeit eines Objekts

Question 3

Wie lautet Newtons zweites Axiom zur Abhängigkeit der Beschleunigung eines Objekts von der wirkenden Kraft und seiner Masse?

Accepted Answer

Beschleunigung ist proportional zur Kraft und umgekehrt proportional zur Masse.

Answer

Beschleunigung ist umgekehrt proportional zur Kraft und proportional zur Masse.

Answer

Beschleunigung ist unabhängig von Kraft und Masse.

Answer

Beschleunigung ist proportional zum Quadrat der Kraft und umgekehrt proportional zum Quadrat der Masse.

Question 4

Welche Größe beschreibt eine Eigenschaft eines Objekts, hängt nicht von der Richtung ab und kann nur einen bestimmten Zahlenwert annehmen?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Answer

Arbeit

Question 5

Welche Kraft ist nötig, um die Geschwindigkeit eines Objekts mit der Masse m auf einer geraden Strecke innerhalb der Zeit t von v1 auf v2 zu ändern?

Accepted Answer

F = m * (v2 - v1) / t

Answer

F = (v2 - v1) / m * t

Answer

F = m * (v1 - v2) / t

Answer

F = (v1 - v2) / t

Question 6

Welches Newtonsche Axiom beschreibt, wie Kraft, Masse und Beschleunigung zusammenhängen?

Accepted Answer

Die Beschleunigung eines Körpers ist proportional zur Kraft und umgekehrt proportional zur Masse.

Answer

Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich gleichmäßig, wenn keine Kraft auf ihn wirkt.

Answer

Für jede Aktion gibt es eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion.

Answer

Die Newtonschen Axiome gelten nur für Objekte mit einer Geschwindigkeit unter 1 m/s.

Question 7

Ein Körper mit der Masse **m** bewegt sich mit der Geschwindigkeit **v**. Welchen Impuls **p** hat dieser Körper?

Accepted Answer

p = m * v

Answer

p = m / v

Answer

p = v / m

Answer

p = m * v^2

Question 8

Was beschreibt den Impuls eines Objekts am besten?

Accepted Answer

Ein Vektor, der Masse und Geschwindigkeit kombiniert

Answer

Eine skalare Größe, die die Energie beschreibt

Answer

Eine unveränderliche Größe, die nicht beeinflusst werden kann

Answer

Gilt nur für Objekte mit konstanter Geschwindigkeit

Question 9

Welche Aussage beschreibt korrekt das Verhältnis zwischen Arbeit und Leistung?

Accepted Answer

Arbeit ist die Änderung der kinetischen Energie, Leistung die zeitliche Änderungsrate der Arbeit.

Answer

Arbeit ist eine skalare Größe, Leistung eine vektorielle Größe.

Answer

Leistung ist die Kraft, Arbeit der zurückgelegte Weg.

Answer

Arbeit ist immer positiv, Leistung kann positiv oder negativ sein.

Question 10

Welche kinetische Energie besitzt ein Körper der Masse m, der sich mit der Geschwindigkeit v bewegt?

Accepted Answer

$rac{1}{2}mv^2$

Answer

$rac{1}{2}mv$

Answer

mv

Answer

$mv^3$

Question 11

Welches Newtonsche Bewegungsgesetz beschreibt das Verhalten eines Objekts, das nicht durch äußere Kräfte beeinflusst wird?

Accepted Answer

Ein ruhender Körper bleibt in Ruhe, und ein bewegter Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit in eine Richtung, solange keine äußere Kraft auf ihn einwirkt.

Answer

Die Beschleunigung eines Objekts ist proportional zur aufgebrachten Kraft.

Answer

Für jede Aktion gibt es eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion.

Answer

Die Kraft, die ein Objekt auf ein anderes Objekt ausübt, ist immer größer als die Kraft, die das andere Objekt auf das erste Objekt ausübt.

Question 12

Welche Kraft ist NICHT konservativ?

Accepted Answer

Reibungskraft

Answer

Gravitationskraft

Answer

Federkraft

Answer

Elektrische Feldkraft

Question 13

Welche Aussage beschreibt eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung korrekt?

Accepted Answer

Die Geschwindigkeit nimmt linear mit der Zeit zu.

Accepted Answer

Die zurückgelegte Strecke nimmt quadratisch mit der Zeit zu.

Answer

Die Beschleunigung nimmt linear mit der Zeit zu.

Answer

Die Bewegungsrichtung ändert sich ständig.

Question 14

Welches Prinzip besagt, dass der Gesamtimpuls eines geschlossenen Systems konstant bleibt?

Accepted Answer

Impulserhaltungsprinzip

Answer

Impuls-Masse-Verhältnis

Answer

Impulskraft-Impuls-Beziehung

Question 15

Welche Eigenschaft ist grundlegend für die Ausbreitung von Wellen?

Accepted Answer

Wellen können sich überlagern und verstärkte oder abgeschwächte Amplituden erzeugen.

Answer

Wellen können sich im Vakuum ausbreiten.

Answer

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle hängt nicht vom Medium ab.

Question 16

Der Energieerhaltungssatz besagt, dass in einem abgeschlossenen System:

Accepted Answer

die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie konstant bleibt

Answer

die Gesamtenergie zunehmen kann

Answer

die potenzielle Energie größer werden kann als die kinetische Energie

Answer

Reibung die Gesamtenergie verringert

Question 17

Welches der folgenden Aussagen beschreibt das Trägheitsgesetz nach Newton?

Accepted Answer

Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig, wenn keine äußeren Kräfte auf ihn wirken.

Answer

Ein Körper beschleunigt, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt.

Answer

Die Summe aller Kräfte auf einen Körper ist gleich Null, wenn er sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.

Question 18

Welches Ereignis widerspricht dem Trägheitsgesetz?

Accepted Answer

Ein bewegter Körper ändert seine Bewegung durch eine Kraft.

Answer

Ein ruhender Körper bleibt in Ruhe.

Answer

Ein bewegter Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit.

Question 19

Was beschreibt die Leistung eines Muskels?

Accepted Answer

Die pro Zeiteinheit verrichtete Arbeit

Answer

Die aufgebrachte Kraft

Answer

Die Bewegungsgeschwindigkeit

Answer

Die gespeicherte Energie

Question 20

Wie berechnet sich die Leistung eines Muskels?

Accepted Answer

Kraft mal Geschwindigkeit

Answer

Kraft mal Zeit

Answer

Geschwindigkeit mal Masse

Answer

Masse mal Beschleunigung

Question 21

Welche Faktoren beeinflussen laut Newtons Gravitationsgesetz die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten?

Accepted Answer

Abstand zwischen den Objekten

Accepted Answer

Masse der Objekte

Answer

Volumen der Objekte

Question 22

Welches Gesetz beschreibt, dass ein ruhender Körper in Ruhe bleibt und ein bewegter Körper sich gleichförmig weiterbewegt, wenn keine äußere Kraft auf ihn wirkt?

Accepted Answer

Newtons erstes Axiom

Answer

Newtons zweites Axiom

Answer

Newtons drittes Axiom

Question 23

Wie verhält sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle in einem anisotropen Medium?

Accepted Answer

Sie hängt von der Polarisation der Welle ab.

Answer

Sie ist in allen Richtungen gleich.

Answer

Sie hängt von der Wellenlänge ab.

Answer

Sie ist immer kleiner als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Question 24

Welche physikalische Größe ist gerichtet und hat sowohl einen Betrag als auch eine Richtung?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Masse

Answer

Temperatur

Question 25

Welche Aussage beschreibt die Leistung eines Muskels am besten?

Accepted Answer

Leistung ist proportional zu Kraft mal Geschwindigkeit.

Answer

Leistung ist gleich Kraft.

Answer

Leistung ist gleich Arbeit.

Answer

Leistung ist gleich Energieverbrauch.

Question 26

Welche Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Zeit bei einer gleichförmig beschleunigten Bewegung?

Accepted Answer

v = v0 + a * t

Answer

v = a / t

Answer

t = v0 / v

Question 27

Ein starrer Körper rotiert um eine feste Achse. Sein Trägheitsmoment beträgt I und seine Winkelgeschwindigkeit ω. Wie groß ist sein Drehimpuls?

Accepted Answer

I * ω

Answer

ω / I

Answer

I / ω

Answer

ω^2 * I

Question 28

Welche Bedingung muss für einen Körper im Gleichgewicht auf einem Hebel erfüllt sein?

Accepted Answer

Gleiches Drehmoment auf beiden Seiten des Hebels

Answer

Gesamtkraft auf den Körper ist null

Answer

Drehpunkt liegt mittig zwischen den Auflagepunkten

Answer

Hebelarm mit größerer Kraft ist kürzer

Question 29

Erkläre den Unterschied zwischen skalaren und vektoriellen Größen und gib jeweils ein Beispiel aus der Mechanik.

Accepted Answer

Skalare Größen sind Größen, die nur einen Betrag haben, während vektorielle Größen Größen sind, die sowohl einen Betrag als auch eine Richtung haben.

Answer

Skalare Größen haben eine Richtung, während vektorielle Größen nur einen Betrag haben.

Answer

Vektorielle Größen haben einen Betrag, während skalare Größen Betrag und Richtung haben.

Answer

Skalare und vektorielle Größen haben sowohl einen Betrag als auch eine Richtung.

Question 30

Beschreibe die grundlegenden Eigenschaften von Wellen und gib Beispiele für verschiedene Wellentypen, die in der Biophysik vorkommen.

Accepted Answer

Wellen sind periodische Störungen, die Energie durch ein Medium übertragen, ohne dass das Medium selbst transportiert wird.

Answer

Wellen können nur in festen Medien auftreten.

Answer

Alle Wellen haben die gleiche Geschwindigkeit.

Answer

Wellen können sich nur in eine Richtung ausbreiten.

Question 31

Welche der folgenden Größen ist ein Vektor, der sowohl einen Betrag als auch eine Richtung hat?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Masse

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Question 32

Ein Drehmoment wird erzeugt durch:

Accepted Answer

Eine Kraft, die senkrecht zum Hebelarm wirkt.

Answer

Eine Kraft, die in einer Linie mit dem Drehpunkt wirkt.

Answer

Eine Kraft parallel zur Drehachse.

Answer

Eine Kraft, die das Objekt beschleunigt.

Question 33

Die SI-Einheit für die Kraft ist:

Accepted Answer

Newton (N)

Answer

Kilogramm (kg)

Answer

Meter (m)

Answer

Sekunde (s)

Question 34

Ein Objekt im freien Fall auf der Erde hat eine Beschleunigung von:

Accepted Answer

9,81 m/s²

Answer

4,9 m/s²

Answer

0 m/s²

Answer

Abhängig von seiner Masse

Question 35

Welche der folgenden Kräfte ist eine konservative Kraft?

Accepted Answer

Gravitationskraft

Answer

Reibungskraft

Answer

Lorentzkraft

Answer

Normalkraft

Question 36

Das Trägheitsmoment eines Körpers ist ein Maß für:

Accepted Answer

Seine Widerstandsfähigkeit gegen Rotation

Answer

Seine Masse

Answer

Seine Geschwindigkeit

Answer

Seine Beschleunigung

Question 37

Welche der folgenden Aussagen zur Kinematik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Kinematik beschreibt die Bewegung von Körpern.

Answer

Die Kinematik untersucht die Ursachen der Bewegung.

Question 38

Welche Einheit wird verwendet, um Geschwindigkeit zu messen?

Accepted Answer

Meter pro Sekunde

Answer

Newton

Question 39

Welches Objekt unterliegt einer konstanten Beschleunigung?

Accepted Answer

Ein Körper im freien Fall

Answer

Ein fallender Stein

Answer

Ein Körper auf einer schiefen Ebene

Answer

Ein Körper, der auf eine unebene Oberfläche geworfen wird

Question 40

Welche Kräfte wirken auf einen Körper, der sich auf einer schiefen Ebene befindet?

Accepted Answer

Die Gewichtskraft und die Normalkraft

Answer

Nur die Normalkraft

Question 41

Wie kann man die Arbeit berechnen, die von einer Kraft verrichtet wird?

Accepted Answer

Kraft mal Weg

Answer

Kraft mal Geschwindigkeit

Question 42

Frage: Ein Drehmoment von 5 Nm wird auf ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 2 kgm² ausgeübt. Berechne die Winkelbeschleunigung (α) des Schwungrads.

Accepted Answer

α = M/I = 5 Nm / 2 kgm² = 2,5 rad/s²

Answer

α = M = 5 Nm

Answer

α = 2M = 10 Nm

Question 43

Wie wirkt sich die Viskosität einer Flüssigkeit auf die Bewegung von Objekten in dieser Flüssigkeit aus?

Accepted Answer

Sie erhöht den Widerstand.

Answer

Sie verringert die Dichte.

Answer

Sie beschleunigt die Bewegung.

Answer

Sie ist nur für Gase relevant.

Question 44

Definiere Zugfestigkeit und erläutere ihre Bedeutung für die mechanischen Eigenschaften biologischer Materialien wie Knochen und Sehnen.

Accepted Answer

Die Zugfestigkeit ist die maximale Zugspannung, die ein Material aushält, bevor es reißt.

Answer

Die Zugfestigkeit beschreibt die Kraft, die zum Dehnen eines Materials erforderlich ist.

Answer

Die Zugfestigkeit ist eine Eigenschaft, die nur für Knochen gilt.

Answer

Die Zugfestigkeit hat keinen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften biologischer Materialien.

Question 45

Beschreibe den Einfluss der Reibung auf die Bewegung eines Objekts auf einer schiefen Ebene und leite die Formel für die Reibungskraft her.

Accepted Answer

Die Reibungskraft wirkt stets entgegen der Bewegungsrichtung und ist proportional zur Normalkraft.

Answer

Die Reibungskraft wirkt stets parallel zur Bewegungsrichtung und ist proportional zur Masse des Objekts.

Answer

Die Reibungskraft wirkt stets senkrecht zur Bewegungsrichtung und ist proportional zur Geschwindigkeit des Objekts.

Answer

Die Reibungskraft ist stets null, wenn das Objekt auf einer schiefen Ebene ruht.

Question 46

Welche der folgenden Kräfte ist eine konservative Kraft?

Accepted Answer

Schwerkraft

Answer

Reibungskraft

Answer

Normalkraft

Answer

Lorentzkraft

Question 47

Das Drehmoment (Tau) wird berechnet als:

Accepted Answer

Kraft x Hebelarm

Answer

Masse x Beschleunigung

Answer

Geschwindigkeit x Zeit

Answer

Energie x Leistung

Question 48

Welche der folgenden Größen ist eine Einheit der Beschleunigung?

Accepted Answer

m/s²

Answer

km/h

Answer

m/s

Answer

N/kg

Question 49

Das Prinzip des virtuellen Verschiebungs wird verwendet, um:

Accepted Answer

die Gleichgewichtsbedingungen von Systemen zu bestimmen

Answer

die Arbeit einer Kraft zu berechnen

Answer

die Beschleunigung eines Körpers zu ermitteln

Answer

die kinetische Energie eines Körpers zu berechnen

Question 50

Welche der folgenden Kräfte wirkt auf ein Teilchen, das sich in einem Magnetfeld bewegt?

Accepted Answer

Lorentzkraft

Answer

Coulombkraft

Answer

Gravitationskraft

Answer

Normalkraft

Question 51

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt die Bewegung eines Objekts, bei der sich alle seine Punkte entlang paralleler Geraden bewegen?

Accepted Answer

Translation

Answer

Rotation

Answer

Schwingung

Answer

Wellenausbreitung

Question 52

Welche Größe beschreibt die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit?

Accepted Answer

Beschleunigung

Answer

Weg

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Question 53

Welche der folgenden Kräfte wirkt immer in Richtung des Erdmittelpunkts?

Accepted Answer

Schwerkraft

Answer

Normalkraft

Answer

Reibungskraft

Answer

Federkraft

Question 54

Welche Größe beschreibt das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit?

Accepted Answer

Impuls

Answer

Energie

Answer

Leistung

Answer

Drehmoment

Question 55

Welche Größe beschreibt die Winkelgeschwindigkeit?

Accepted Answer

ω

Answer

α

Answer

v

Answer

a

Question 56

Welche der folgenden Formel beschreibt die Zentripetalbeschleunigung eines Objekts auf einer Kreisbahn?

Accepted Answer

a_z = rω²

Answer

a_z = v²/r

Answer

a_z = ω/r

Answer

a_z = vω

Question 57

Welche der folgenden Einheiten wird zur Messung des Drehmoments verwendet?

Accepted Answer

Newtonmeter (Nm)

Answer

Joule (J)

Answer

Watt (W)

Answer

Pascal (Pa)

Question 58

Welche der folgenden Größen ist eine skalare Größe?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Answer

Kraft

Question 59

Ein Körper bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 m/s. Welche Strecke legt er in 5 Sekunden zurück?

Accepted Answer

50 m

Answer

10 m

Answer

100 m

Answer

500 m

Question 60

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

Accepted Answer

F = m * a

Answer

F = m / a

Answer

F = a / m

Answer

F = m * a^2

Question 61

Welche der folgenden Aussagen zur Reibung ist richtig?

Accepted Answer

Die Reibungskraft ist proportional zur Normalkraft.

Answer

Die Reibungskraft ist immer in Bewegungsrichtung gerichtet.

Answer

Die Reibungskraft ist unabhängig von der Kontaktfläche.

Answer

Die Reibungskraft ist eine konservative Kraft.

Question 62

Welche der folgenden Einheiten ist die SI-Einheit der Energie?

Accepted Answer

Joule

Answer

Newton

Answer

Watt

Answer

Erg

Question 63

Welche der folgenden Aussagen zum Energieerhaltungssatz ist falsch?

Accepted Answer

Energie kann erzeugt oder vernichtet werden.

Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Energie kann in verschiedene Formen umgewandelt werden.

Answer

Energie kann von einem Objekt auf ein anderes übertragen werden.

Question 64

Welche der folgenden Größen ist eine vektorielle Größe?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Temperatur

Answer

Masse

Answer

Zeit