(Originais Teachy 2023) - Frage Mittel von Physik

In einem Motorsportwettbewerb befindet sich das Auto A auf der Strecke und bewegt sich geradlinig. Seine Position in Abhängigkeit von der Zeit wird durch die Gleichung s(t) = 2t³ - 3t² + 5 beschrieben (wobei s in Metern und t in Sekunden gemessen wird). Ein Ingenieur eines Unternehmens, das nachhaltige Automobiltechnologien entwickelt, analysiert diese Bewegung und beabsichtigt, die momentane Beschleunigung des Fahrzeugs zu verschiedenen Zeitpunkten zu ermitteln. (a) Bestimmen Sie die Gleichung, die die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit dieses Autos darstellt. (b) Berechnen Sie die momentane Beschleunigung des Autos bei t=2s.

Erklären Sie kurz die drei Gesetze von Kepler und wie sie helfen, die Bewegung der Planeten im Sonnensystem zu verstehen. Lösen Sie anschließend folgendes Problem: Wenn ein Planet eine Umlaufzeit von 3 Jahren hat und sich im Durchschnitt 2,5 astronomischen Einheiten von der Sonne entfernt befindet, wie groß ist der Radius seiner Umlaufbahn? (Berücksichtigen Sie das Keplersche Gesetz, das die Umlaufzeit und den Radius der Umlaufbahn in Beziehung setzt)

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.