Mechanik lernen: Grundlagen der Bewegung für Klasse 12 Gymnasium

Question 1

Ein Flugzeug fliegt mit einer Geschwindigkeit von 200 m/s nach Osten. Der Wind weht mit 50 m/s in die gleiche Richtung. Wie schnell ist das Flugzeug relativ zur Luft?

Accepted Answer

250 m/s nach Osten

Answer

150 m/s nach Osten

Answer

200 m/s nach Westen

Answer

150 m/s nach Nordosten

Question 2

Um einen 4 kg schweren Karton mit einer konstanten Beschleunigung von 3 m/s² zu bewegen, muss ich eine Kraft F aufwenden. Wie groß ist diese Kraft F?

Accepted Answer

F = 12 N

Answer

F = 4 N

Answer

F = 6 N

Answer

F = 16 N

Question 3

Welche der folgenden Größen ist eine vektorielle Größe und gibt sowohl einen Betrag als auch eine Richtung an?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Masse

Answer

Temperatur

Question 4

Ein Körper der Masse m bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit v. Wie hängt seine kinetische Energie E_kin von seinem Impuls p ab?

Accepted Answer

E_kin ist proportional zu p².

Answer

E_kin ist proportional zu p.

Answer

E_kin ist proportional zu √p.

Question 5

Ein Vogel sitzt auf einem Ast eines Apfelbaums. Wie lautet Newtons drittes Gesetz in Bezug auf diese Situation?

Accepted Answer

Der Ast übt auf den Vogel eine gleich große und entgegengesetzt gerichtete Kraft aus.

Answer

Der Ast übt auf den Vogel eine doppelt so große Kraft aus.

Answer

Der Vogel übt auf den Ast eine doppelt so große Kraft aus.

Answer

Die Kräfte zwischen Vogel und Ast heben sich gegenseitig auf.

Question 6

Welche Aussage beschreibt den Energieerhaltungssatz für ein abgeschlossenes System?

Accepted Answer

Die Energie bleibt konstant.

Answer

Die Energie kann zu- oder abnehmen.

Answer

Die Energie kann nur zunehmen.

Answer

Die Energie kann nur abnehmen.

Question 7

Wie hängt die Gravitationskraft zwischen zwei punktförmigen Massen von ihrem Abstand ab?

Accepted Answer

Umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands

Answer

Direkt proportional zum Abstand

Answer

Unabhängig vom Abstand

Answer

Umgekehrt proportional zum Abstand

Question 8

Ein Körper der Masse m bewegt sich mit der Geschwindigkeit v auf einer horizontalen Fläche. Welche Arbeit muss gegen die Reibungskraft aufgewendet werden, um den Körper zum Stillstand zu bringen?

Accepted Answer

W = F_R * d, da die aufzuwendende Arbeit gleich der Reibungskraft multipliziert mit dem zurückgelegten Weg ist.

Answer

W = 0 J, da keine äußere Kraft auf den Körper wirkt.

Answer

W = ½ mv², da die aufzuwendende Arbeit gleich der kinetischen Energie des Körpers ist.

Answer

W = mgd, da die aufzuwendende Arbeit gleich der Differenz zwischen der kinetischen Energie des Körpers und der potentiellen Energie des Körpers ist.

Question 9

Ein Körper wird senkrecht nach oben mit der Anfangsgeschwindigkeit v geworfen. Wie hängt die maximale Höhe, die der Körper erreicht, von der Anfangsgeschwindigkeit ab?

Accepted Answer

Die maximale Höhe ist proportional zum Quadrat der Anfangsgeschwindigkeit.

Answer

Die maximale Höhe ist umgekehrt proportional zur Anfangsgeschwindigkeit.

Answer

Die maximale Höhe ist unabhängig von der Anfangsgeschwindigkeit.

Question 10

Formuliere Newtons zweites Gesetz prägnant und verständlich.

Accepted Answer

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

Answer

Die Kraft auf einen Körper ist proportional zu seiner Beschleunigung.

Answer

Die Masse eines Körpers ist proportional zur wirkenden Kraft.

Answer

Die Beschleunigung eines Körpers ist umgekehrt proportional zur wirkenden Kraft.

Question 11

Ein Auto mit der Masse m fährt mit der Geschwindigkeit v auf einer geraden Strecke. Welche Kraft muss auf das Auto wirken, damit es nach einer Strecke s zum Stehen kommt?

Accepted Answer

F = -m * v^2 / (2 * s)

Answer

F = m * v * s

Answer

F = -m * v / s

Answer

F = m * v^2 / s

Question 12

Welcher Satz beschreibt den Energieerhaltungssatz korrekt?

Accepted Answer

Die gesamte Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt unverändert.

Answer

Kinetische Energie kann in potenzielle Energie umgewandelt werden, aber nicht umgekehrt.

Answer

Energie kann nur durch äußere Kräfte verändert werden.

Answer

Die Energie eines Systems ist immer größer als die Summe der Energien seiner Teile.

Question 13

Was besagt der Impulserhaltungssatz und wie hilft er uns, die Bewegung von Objekten bei Zusammenstößen zu verstehen?

Accepted Answer

Der Impulserhaltungssatz besagt, dass sich die Gesamtmenge an Bewegung in einem geschlossenen System nicht ändert.

Accepted Answer

Der Impulserhaltungssatz kann genutzt werden, um die Geschwindigkeit eines Objekts nach einem Zusammenstoß zu berechnen.

Answer

Der Impulserhaltungssatz gilt nur für Zusammenstöße, bei denen keine Energie verloren geht.

Answer

Der Impulserhaltungssatz hat keine praktische Bedeutung im Alltag.

Question 14

Welches Fachgebiet nutzt mechanische Prinzipien, um biologische Bewegungsabläufe zu untersuchen?

Accepted Answer

Biomechanik

Answer

Zellbiologie

Answer

Pflanzenphysiologie

Question 15

Wie hängen mechanische und thermische Energie zusammen? Erkläre, wie mechanische Vorgänge Wärme erzeugen können und umgekehrt.

Accepted Answer

Mechanische und thermische Energie können ineinander umgewandelt werden.

Answer

Mechanische Energie kann nur in Wärme umgewandelt werden.

Answer

Mechanische und thermische Energie können nicht ineinander umgewandelt werden.

Answer

Mechanische Vorgänge können keine Wärme erzeugen, und umgekehrt.

Question 16

Wie wirken sich Fertigungsprozesse wie Gießen, Schmieden und Wärmebehandlung auf die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen aus?

Accepted Answer

Durch Veränderung der Mikrostruktur und Defekte

Answer

Durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung

Answer

Durch Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit

Answer

Gar nicht

Question 17

Wie wird die Finite-Elemente-Methode (FEM) genutzt, um das dynamische Verhalten komplexer Strukturen wie Brücken oder Gebäude zu analysieren?

Accepted Answer

Analyse des Strukturmodells durch Eigenwertberechnungen zur Ermittlung der Schwingungsformen

Answer

Erstellung eines Strukturmodells mit linearen Elementen und statischen Lastfällen

Answer

Anwendung der FEM nur zur Berechnung von Spannungen und Verformungen unter statischen Lasten

Question 18

Wie beeinflusst Materialermüdung die Stabilität von Bauteilen?

Accepted Answer

Materialermüdung verringert die Festigkeit und Nachgiebigkeit des Materials.

Answer

Stabilität ist nur bei gleichbleibender Belastung wichtig.

Answer

Die Lebensdauer von Bauwerken hängt nur von der Korrosionsbeständigkeit der Materialien ab.

Question 19

Wie beeinflussen Dämpfung und Reibung die Schwingungen eines harmonischen Oszillators?

Accepted Answer

Sie schwächen die Schwingung ab.

Answer

Sie verstärken die Schwingung.

Answer

Dämpfung verstärkt, Reibung schwächt ab.

Answer

Reibung verstärkt, Dämpfung schwächt ab.

Question 20

Wie hängt die kinetische Energie eines Körpers von seiner Masse und Geschwindigkeit ab?

Accepted Answer

Sie ist proportional zur Masse und zum Quadrat der Geschwindigkeit.

Answer

Sie ist proportional zur Masse und zur Geschwindigkeit.

Answer

Sie ist abhängig vom Material des Körpers.

Question 21

Wie lautet das Prinzip der Impulserhaltung?

Accepted Answer

Der Gesamtimpuls eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Der Impuls eines einzelnen Teilchens bleibt konstant.

Answer

Der Gesamtimpuls eines Systems nimmt immer ab, wenn äußere Kräfte wirken.

Question 22

Welches Gesetz besagt, dass ein Körper in Ruhe bleibt oder sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit bewegt, wenn keine äußere Kraft auf ihn wirkt?

Accepted Answer

Trägheitsgesetz

Answer

Gravitationsgesetz

Answer

Newtonsches Bewegungsgesetz

Answer

Energieerhaltungssatz

Question 23

Welche experimentelle Methode ist optimal geeignet, um den Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf die mechanischen Eigenschaften eines bestimmten Materials zu untersuchen?

Accepted Answer

Zugversuch unter variierenden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen

Answer

Härteprüfung unter kontrollierten Umgebungsbedingungen

Answer

Schwingungsprüfung bei unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten

Answer

Korrosionsprüfung in einer feuchten Umgebung

Question 24

Wie beeinflusst die Trägheitskraft die Bewegung eines Fahrzeugs und trägt zu seiner Stabilität bei?

Accepted Answer

Sie wirkt der Beschleunigung entgegen und stabilisiert das Fahrzeug.

Answer

Sie erhöht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Answer

Sie wirkt nur bei hohen Geschwindigkeiten.

Answer

Sie hat keine Auswirkungen auf die Stabilität.

Question 25

Wie beeinflusst das thermomechanische Verhalten eines Materials seine praktische Anwendung?

Accepted Answer

Es ist entscheidend für die Entwicklung und Herstellung von Bauteilen.

Answer

Es ist unabhängig von der Temperatur.

Answer

Es kann nur durch Zugversuche bestimmt werden.

Answer

Es ist für alle Materialien gleich.

Question 26

Welche Kombination aus mathematischem Modell und numerischer Methode ist optimal für die Simulation der Fluiddynamik in komplexen Geometrien wie porösen Medien oder turbulenten Strömungen?

Accepted Answer

Navier-Stokes-Gleichungen und Finite-Elemente-Methode

Answer

Kontinuitätsgleichungen und Lagrange-Methode

Answer

Thermodynamische Gesetze und Monte-Carlo-Methode

Question 27

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

Accepted Answer

0,5 * m * v^2

Answer

m * v^2

Answer

0,5 * v^2

Answer

m * v

Question 28

Welche Kraft wirkt auf einen Körper, der sich auf einer schiefen Ebene befindet?

Accepted Answer

Die Gewichtskraft und die Normalkraft

Answer

Nur die Gewichtskraft

Answer

Nur die Normalkraft

Answer

Nur die Reibungskraft

Question 29

Welcher Drehimpuls wirkt auf ein Rad, das sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω um seine Achse dreht?

Accepted Answer

Iω

Answer

ω/I

Answer

I/ω

Answer

2πIω

Question 30

Welche Größe beschreibt die Trägheit eines Körpers?

Accepted Answer

Masse

Answer

Gewicht

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Question 31

Ein Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Welche Aussage über seine Beschleunigung ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist gleich null.

Answer

Sie ist konstant ungleich null.

Answer

Sie ändert sich periodisch.

Answer

Sie ist proportional zur Geschwindigkeit.

Question 32

Welche Kraft bewirkt, dass ein Körper auf einer geneigten Ebene nach unten gleitet?

Accepted Answer

Schwerkraftkomponente parallel zur Ebene

Answer

Reibungskraft

Answer

Normalkraft

Answer

Fliehkraft

Question 33

Welche Bedingung muss für eine Kreisbewegung eines Körpers erfüllt sein?

Accepted Answer

Die Zentripetalkraft muss gleich der Zentrifugalkraft sein.

Answer

Die resultierende Kraft auf den Körper muss senkrecht zur Bewegungsrichtung zeigen.

Answer

Die Geschwindigkeit des Körpers muss konstant bleiben.

Answer

Die Beschleunigung des Körpers muss konstant sein.

Question 34

Welche der folgenden Größen ist ein Vektor?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Dichte

Question 35

Welche Kraft wirkt auf einen Körper, der senkrecht nach oben geworfen wird, am höchsten Punkt seiner Flugbahn?

Accepted Answer

Schwerkraft

Answer

Luftwiderstand

Answer

Normalkraft

Answer

Corioliskraft

Question 36

Welche der folgenden Aussagen über Reibung ist richtig?

Accepted Answer

Sie kann sowohl statisch als auch kinetisch sein.

Answer

Sie wirkt immer der Bewegungsrichtung entgegen.

Answer

Sie ist unabhängig von der Auflagefläche.

Answer

Sie ist eine konservative Kraft.

Question 37

Welche Energie wird bei der Erwärmung eines Gases zugeführt?

Accepted Answer

Innere Energie

Answer

Potenzielle Energie

Answer

Kinetische Energie

Answer

Elektrische Energie

Question 38

Welche Größe beschreibt eine gerichtete physikalische Größe?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Temperatur

Answer

Zeit

Answer

Masse

Question 39

Die kinetische Energie eines Körpers mit der Masse 'm' und der Geschwindigkeit 'v' beträgt:

Accepted Answer

1/2 * m * v^2

Answer

1/4 * m * v^2

Answer

m * v^3

Answer

m * v

Question 40

Eine Kraft von 'F' Newton bewirkt bei einem Körper der Masse 'm' eine Beschleunigung von 'a' m/s². Wie groß ist 'F'?

Accepted Answer

F = m * a

Answer

F = a / m

Answer

F = m / a

Answer

F = a * m

Question 41

Welches Prinzip besagt, dass die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System konstant bleibt?

Accepted Answer

Energieerhaltungssatz

Answer

Wärmesatz

Answer

Impulserhaltungssatz

Answer

Drehimpulserhaltungssatz

Question 42

Welche Kraft ist notwendig, um einen Körper mit der Masse 'm' auf einer horizontalen Fläche mit dem Reibungskoeffizienten 'μ' mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen?

Accepted Answer

F = μ * m * g

Answer

F = m * g

Answer

F = μ * g

Question 43

Welche Bewegungsart ist durch eine konstante Geschwindigkeit auf einer geraden Strecke gekennzeichnet?

Accepted Answer

Geradlinig gleichförmige Bewegung

Answer

Harmonische Schwingung

Answer

Kreisbewegung

Answer

Wurfbewegung

Question 44

Welche Größe beschreibt den Drehimpuls eines Körpers, der um eine Achse mit dem Winkelgeschwindigkeitsvektor 'ω' rotiert?

Accepted Answer

Drehimpuls = Trägheitsmoment * Winkelgeschwindigkeit

Answer

Drehimpuls = Winkelgeschwindigkeit^2 * Trägheitsmoment

Answer

Drehimpuls = Trägheitsmoment / Winkelgeschwindigkeit

Answer

Drehimpuls = Winkelgeschwindigkeit / Trägheitsmoment

Question 45

Welche der folgenden Größen ist **keine** vektorielle Größe?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Answer

Beschleunigung

Question 46

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

Accepted Answer

1/2 * m * v²

Answer

m * v³

Answer

1/2 * v² / m

Answer

m * v

Question 47

Welche der folgenden Kräfte ist keine konservative Kraft?

Accepted Answer

Reibungskraft

Answer

Gravitationskraft

Answer

Federkraft

Answer

Elektrische Kraft zwischen zwei Ladungen

Question 48

Ein Körper wird mit der Geschwindigkeit v senkrecht nach oben geworfen. Welche maximale Höhe erreicht er?

Accepted Answer

v² / (2 * g)

Answer

v / (2 * g)

Answer

v / g

Answer

g / v²

Question 49

Ein Körper mit der Masse m bewegt sich mit der Geschwindigkeit v auf eine ruhende Masse m0 zu. Wie groß ist die Geschwindigkeit des Systems nach dem elastischen Stoß?

Accepted Answer

v / (1 + m / m0)

Answer

v * (m + m0)

Answer

v / (m + m0)

Answer

v * (1 + m / m0)

Question 50

Welche der folgenden Einheiten ist die Einheit der Kraft?

Accepted Answer

Newton

Answer

Watt

Answer

Kilogramm

Answer

Joule

Question 51

Welche der folgenden Größen hat die Einheit J / s?

Accepted Answer

Leistung

Answer

Energie

Answer

Kraft

Answer

Arbeit

Question 52

Ein Körper der Masse 5 kg bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s. Wie groß ist seine Bewegungsenergie?

Accepted Answer

250 J

Answer

50 J

Answer

100 J

Answer

500 J

Question 53

Ein Körper bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 m/s. Welche Aussage über seine Beschleunigung ist richtig?

Accepted Answer

Die Beschleunigung ist gleich null.

Answer

Die Beschleunigung ist negativ.

Answer

Die Beschleunigung ist positiv.

Question 54

Welche der folgenden Größen ist eine skalare Größe?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Answer

Kraft

Question 55

Welche Kraft bewirkt die Bewegung eines frei fallenden Körpers?

Accepted Answer

Gravitationskraft

Answer

Reibungskraft

Answer

Luftwiderstand

Answer

Auftrieb

Question 56

Die Einheit der Energie ist:

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Watt (W)

Answer

Kilogramm (kg)

Answer

Newton (N)

Question 57

Welche der folgenden Aussagen über die Reibungskraft ist korrekt?

Accepted Answer

Die Reibungskraft wirkt entgegen der Bewegungsrichtung des Körpers.

Answer

Die Reibungskraft ist immer größer als die Gewichtskraft.

Answer

Die Reibungskraft ist eine konservative Kraft.

Question 58

Ein Körper bewegt sich auf einer Kreisbahn. Welche Kraft bewirkt die Zentralbeschleunigung?

Accepted Answer

Zentralkraft

Answer

Schwerkraft

Answer

Fliehkraft

Answer

Auftrieb

Question 59

Ein Auto beschleunigt von 0 auf 100 km/h in 10 Sekunden. Was ist die durchschnittliche Beschleunigung des Autos in m/s²?

Accepted Answer

2,78 m/s²

Answer

100 m/s²

Answer

0,2 m/s²

Answer

10 m/s²

Question 60

Ein Ball wird senkrecht nach oben geworfen. Wie lautet die korrekte Beschreibung der Geschwindigkeit des Balls in Abhängigkeit von der Zeit?

Accepted Answer

Die Geschwindigkeit nimmt zunächst linear ab bis zum höchsten Punkt und nimmt dann linear in entgegengesetzter Richtung zu.

Answer

Die Geschwindigkeit ist konstant.

Answer

Die Geschwindigkeit nimmt quadratisch zu.

Question 61

Eine Kraft von 10 N wirkt auf einen Körper mit einer Masse von 2 kg. Wie groß ist die Beschleunigung des Körpers in m/s²?

Accepted Answer

5 m/s²

Answer

0,2 m/s²

Answer

10 m/s²

Answer

20 m/s²

Question 62

Ein Auto mit einer Masse von 1000 kg fährt mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s. Wie groß ist die kinetische Energie des Autos in Joule (J)?

Accepted Answer

200.000 J

Answer

1.000.000 J

Answer

40.000 J

Answer

10.000 J

Question 63

Zwei gleich schwere Körper A und B bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Welcher Körper hat die größere kinetische Energie?

Accepted Answer

Der Körper mit der höheren Geschwindigkeit.

Answer

Die kinetische Energie hängt nicht von der Geschwindigkeit ab.

Answer

Beide Körper haben die gleiche kinetische Energie.

Answer

Der Körper mit der niedrigeren Geschwindigkeit.

Question 64

Ein Wagen rollt ohne Reibung auf einer schiefen Ebene nach unten. Was passiert mit der potentiellen Energie und der kinetischen Energie des Wagens, wenn er die schiefe Ebene herunterrollt?

Accepted Answer

Die potentielle Energie nimmt ab und die kinetische Energie nimmt zu.

Answer

Die potentielle Energie nimmt zu und die kinetische Energie nimmt ab.

Answer

Sowohl die potentielle Energie als auch die kinetische Energie bleiben gleich.