Fragenbank: Physikalische Größen

Was ist eine physikalische Größe?

In der Physik kann eine physikalische Größe als eine messbare Eigenschaft definiert werden, die sich im Laufe der Zeit oder im Raum ändert und numerisch ausgedrückt werden kann. Unter Berücksichtigung dieser Definition, welche der folgenden Größen kann nicht als physikalische Größe angesehen werden?

Ein Auto startet aus dem Stand und beschleunigt gleichmäßig, bis es eine Geschwindigkeit von 72 km/h auf einer geraden Strecke von 400 Metern erreicht. Es soll die Zeit berechnet werden, die das Auto benötigt, um die Endgeschwindigkeit zu erreichen. Um das Problem zu lösen, wird angenommen, dass die Beschleunigung des Autos während der gesamten Strecke konstant bleibt. Erläutern Sie außerdem die beteiligten physikalischen Größen und den Unterschied zwischen skalaren und vektoriellen Größen und nennen Sie Beispiele im Kontext. Auf dieser Basis identifizieren Sie, welche der Größen im Problem vektoriell und welche skalar sind und begründen Sie Ihre Antwort. Beschreiben Sie dann unter Verwendung der Konzepte der gleichmäßig variierenden Bewegung Schritt für Schritt die Methode zur Bestimmung der Beschleunigungszeit des Autos und führen Sie schließlich die notwendigen Berechnungen durch, um den Wert der Zeit in Sekunden zu finden.

Ein kleiner künstlicher Satellit mit einer Masse von 50 kg wird in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht. Die Gravitationskraft, die auf den Satelliten wirkt, ist auf die gravitative Anziehung der Erde zurückzuführen und hält den Satelliten in seiner Umlaufbahn. Unter Berücksichtigung der universellen Gravitationskonstante und des mittleren Erdradius, berechnen Sie die Intensität der Gravitationskraft, die auf den Satelliten wirkt. Erklären Sie außerdem, wie die Richtung und der Sinn dieser Kraft die Bewegung des Satelliten in der Erdumlaufbahn beeinflussen.

Ein Schüler der Oberstufe ist daran interessiert, ein Experiment durchzuführen, das die Verwendung physikalischer Größen umfasst, um die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Fußballs zu schätzen, der über eine Distanz von 10 Metern geschossen wird. Dazu wird er die Zeit und die zurückgelegte Entfernung des Balls messen. In Anbetracht dessen beantworte: (a) Welche physikalischen Größen sind an dem genannten Problem beteiligt? (b) Beschreibe das Verfahren, das der Schüler befolgen sollte, um diese Größen zu messen. (c) Erkläre, wie der Schüler die Durchschnittsgeschwindigkeit des Balls berechnen wird, indem er die gemessenen Größen und die jeweiligen Maßeinheiten verwendet.