(Originais Teachy 2025) - Frage Schwierig von Physik

In einer Fabrik wird ein 200 g schwerer Aluminiumblock bei 90 °C in 400 g Wasser bei 30 °C getaucht. Unter der Annahme, dass keine Wärme an die Umgebung verloren geht und dass die spezifische Wärme von Aluminium 0,9 J/g°C und die von Wasser 4,18 J/g°C beträgt, bestimmen Sie die Endtemperatur des Systems, nachdem das thermische Gleichgewicht erreicht wurde.

Betrachten Sie ein System zur Erzeugung von Windenergie, bei dem die Windkraft genutzt wird, um die Rotorblätter eines Generators zu drehen. Die Rotorblätter eines Windkraftwerks haben eine Form, die optimiert ist, um die maximale Menge an kinetischer Energie aus dem Wind zu erfassen. In einem interdisziplinären Bericht über Physik und Biologie diskutieren Sie, wie das Wissen über die Gesetze der Physik, insbesondere die Prinzipien der Energieerhaltung, im Entwurf und in der Optimierung von Rotorblättern von Windkraftanlagen angewendet werden kann. Darüber hinaus analysieren Sie, wie das Studium der Morphologie und Aerodynamik von Vögeln und Insekten das Design effizienterer Rotorblätter inspirieren kann, wobei Aspekte wie die Form, die Größe und die Anordnung der Blätter berücksichtigt werden. Schließlich bewerten Sie kritisch die Umweltauswirkungen der Windenergieerzeugung, vergleichen sie mit anderen Formen der Energieerzeugung und schlagen mögliche Lösungen zur Minderung der identifizierten negativen Auswirkungen vor.

Ein Leiter mit gleichmäßiger Querschnittsfläche und konstanter Widerstandsfähigkeit über seine Länge wird einer Temperaturänderung unterzogen, die seine Widerstandsfähigkeit so verändert, dass an einem Ende die Widerstandsfähigkeit 10 % höher ist als am anderen Ende. Zunächst unterstützt der Draht ohne diese Temperaturänderung einen konstanten Strom von 5 A. Angesichts der Tatsache, dass der Draht 2 m lang ist, eine anfängliche Widerstandsfähigkeit von 1,6 x 10^-8 Ω·m und einen Temperaturkoeffizienten von 4,0 x 10^-3 / °C aufweist, bestimmen Sie: 1. Die neue Widerstandsfähigkeit am heißeren Ende des Drahts. 2. Den elektrischen Strom, der nach der Temperaturänderung durch ihn fließt, vorausgesetzt, die Abmessungen des Drahts bleiben unverändert.

Auf einem Parkplatz werden konvexe Spiegel angebracht, um das Blickfeld der Fahrer zu vergrößern. Stellen Sie sich vor, ein Fahrer justiert seinen Spiegel so, dass dessen Brennweite 50 cm beträgt. Unter Berücksichtigung der typischen Eigenschaften konvexer Spiegel: Welches charakteristische Merkmal besitzt das Bild, das der Fahrer dadurch wahrnimmt?