книги / Fragen und Antworten

22. Karin hat in der mündlichen Physikprüfung folgendes Problem zu lösen: In einem Raumschiff befindet sich ein Stahlschlüssel unter der Bedingung der Gewichtslosigkeit in einem mit Wasser gefüllten Gefäß. Es wird dabei der normale Luftdruck aufrechterhalten. Was passiert? 2 Punkte

24. In der Chemieprüfung ist die Aufgabe zu lösen, möglichst viel Sauerstoff in einer möglichst einfachen und zugleich stabilen Verbindung zu binden. Was für eine Verbindung wählt man?

3 Punkte

25. Der dänische Astronom Olaf Römer hatte im Jahre 1676 die Umlaufperiode des innersten der großen Jupitermonde, Io genannt, genau bestimmt. Sie beträgt 1,77 Tage. Zu jenem Zeitpunkt stand die Erde dem Jupiter am höchsten. Ein halbes Jahr später stand sie ihm am fernsten, 300 Mill. km weiter entfernt. Indessen waren 103 Umkreisungen des Io vergangen, und Römer wusste genau, wann die 104. Umkreisung beginnen musste. Dieser

Zeitpunkt trat nun – ein halbes Jahr später und auf der 300 Mill. km weiter entfernten

Erde gemessen – 1000 Sekunden später ein. Was für eine fundamentale Größe hatte Römer da erstmalig mit einer exakten Methode gemessen? 5 Punkte

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FRAGEN m i t „WARUM?“

26. Einzelne Zuckerkristalle sind durchsichtig. Warum ist Zucker, der ja aus einer Anhäufung von Zuckerkristallen besteht, weiß und undurchsichtig? 2 Punkte

27. Warum kann man Aluminium nicht mit gewöhnlichem Lot (Zinn) löten?

2 Punkte

28. Warum fliegen Flugzeuge gewöhnlich in großer Höhe?

2 Punkte

29. Warum empfindet der Schwimmer, der das Wasser verlässt, Kälte, und zwar besonders stark bei windigem Wetter?

2 Punkte

30. Warum laufen bei kaltem Wetter nur die Seiten der Fensterscheiben an, die dem Inneren des Zimmers zugewandt sind? 2 Punkte

31.Der Transport auf dem Schienenweg ist energetisch effektiver als auf der Straße, weil auf dem glatten Metall die Rollreibung geringer ist. Warum ist der Transport mit Flugzeugen, die nur den Luftwiderstand zu überwinden haben, nicht noch effektiver?

1Punkt

32.Hoch gelegene Festungen, wie die Festung Königstein im

Elbsandsteingebirge (Bundesland Sachsen in Deutschland), spielten im Militärwesen (bis in das 20. Jahrhundert hinein ) eine große Rolle. Ein physikalischer Grund dafür ist, dass die Festungsgeschütze „von oben“ genauer schießen können als die unten angreifenden Geschütze. Warum ist das so?

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34. Aus den Gesteinproben von Apollo 11, 12 und 14 bis 17 sowie Luna 16, 20 und 24 wissen wir, dass es auf dem Mond überraschend wenige Mineralien gibt; nicht einmal Hundert gegenüber den Tausenden der Erde. Warum ist der Mond derart mineralogisch karg? 3 Punkte

35. Die Erde verdankt ihr ausgeglichenes, mildes Klima ihrer Wasser – und Lufthülle. Für den Wärmehaushalt der Lufthülle ist ein Bestandteil wichtig,

der nur einen Anteil von drei Molekülen je 10 000 Molekülen der Luft hat – das CO 2 . Es vermag Lichtquanten (Photonen) zu Wärmestrahlung zu absorbieren und in länger– wellige umzuwandeln. Klimatologen rechnen damit, dass durch das unablässige Verbrennen von Kohle, Erdöl und Erdgas in der absehbarer Zeit Kohlendioxidgehalt der Luft auf das Doppelte steigen wird. Die Folge wäre, dass sich die Temperatur der Erdoberfläche um zwei bis vier Grad erhöhen könnte, in den Polargebieten sogar um fünf bis zehn Grad. Warum soll die Temperatur ausgerechnet in den Polargebieten stärker ansteigen? 3 Punkte

36. Schon manch einer von Ihnen hat, bevor er mit Hacke oder Schaufel zu arbeiten begann, kräftig in die Hände gespuckt. Warum macht man das?

2 Punkte

37. Ein künstlicher Satellit fliegt ohne Antrieb auf einer Kreisbahn um die Erde. Warum sind die Gegenstände in seinem Inneren schwerelos? 2 Punkte

38. Gaby und Gustav sind dabei, ihre Mokicks vor Saisonstart noch einmal auf „Herz und Niere“ zu prüfen. Beim Betrachten seines schmucken Gefährts stellt sich Gustav die Frage, weshalb nur die Kolben von Verbrennungsmo-

toren mit Kolbenringen ausgestattet sind, während die von Kompressoren und Einspritz– pumpen keine

besitzen. Warum unterscheiden sich die Kolben in dieser Hinsicht?

3 Punkte

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39. Eva und Uwe unternehmen einen abendlichen Spaziergang. Für beide ist es ein Erlebnis, bei wolkenlosem Himmel den Sonnenuntergang zu beobachten. Die Sonne, die am Tage fast weiß aussah, erscheint kurz vor ihrem Unter-

gang als rot glühende Scheibe. Warum ist dieser Farbwechsel möglich? 3 Punkte

40. Bei einer Veranstaltung der deutschen Zeitschrift URANIA ging es um Fragen der Kosmosforschung. In der anschließenden Diskussion berichtete ein Zuhörer, er habe gelesen, dass in künstlichen Erdsatelliten und Raumschiffen eine erzwungene Luftzirkulation notwendig sei. Warum?

2 Punkte

41. Verbrennungsmotoren können durch verschiedene Energieträger angetrieben werden. Finden anstelle von Benzin Alkohole (Methanol oder Ethanol) Verwendung, so sollte das Fassungsvermögen des Treibstoff-Vorratsbehälters größer sein. Warum ist diese Empfehlung notwendig?

3Punkte

42.Legt man ein kleines Geldstück, eine Nadel oder dergleichen vorsichtig genug auf eine Wasseroberfläche, so gehen sie nicht unter, obwohl sie schwerer als Wasser sind: Sie werden von der Oberflächenspannung des Wassers gehalten. Gibt man einige Tropfen eines Geschirrspülmittels in das Wasser, so versinkt der Gegens-

43. Wenn Sie im Sommer Ihren Urlaub an der Ostsee verbringen, dann gehört das Baden – soweit es das Wetter zulässt – zur täglichen sportlichen Betätigung. Dabei kann es durchaus einmal vorkommen, dass man ungewollt einen Schluck Meerwasser zu sich nimmt. Man stellt fest, dass es

einen bitteren, salzigen Geschmack hat. Warum schmeckt das Wasser so? 2 Punkte

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44. Auf vielen alten Gebäuden sieht man auch heute noch den so genannten Wetterhahn. Eigentlich müsste er ja Windhahn heißen, da sein Kopf immer in die Richtung zeigt, aus der der Wind kommt. Warum wendet der Wetterhahn seinen Kopf stets in diese Richtung? 2 Punkte

45. Frank unterhält sich mit Ralf über den Erdmond. Er behauptet dabei, dass man von der Erde aus 59 Prozent der Mondoberfläche kennen gelernt hat. Ralf will das nicht einleuchten. Warum hat Frank Recht? 3 Punkte

46. Stahlbeton ist aus der modernen Bautechnologie nicht mehr wegzudenken. Durch entsprechend dimensionierte Stahleinlagen in den Zugzonen der Bauglieder erhöht sich die Zugfestigkeit des Betons. Dadurch wird eine hohe Stabilität dieses Verbundes erreicht, obwohl es sich bei Beton und Eisen um zwei verschiedene Materialien handelt. Warum ist dieser

47. Die Redensart, „Krokodilstränen zu vergießen“, dürfte vielen geläufig sein. Weniger bekannt ist allerdings die Tatsache, dass diese Tiere, nachdem sie größere Mengen Nahrung zu sich genommen haben, tatsächlich große durchsichtige Tränen vergießen. Warum tun sie das?

2Punkte

48.Nicole und Mike experimentieren mal mit Magnesium. Sie erfreuen sich am hellen Licht des verbrennenden Magnesiums, das man bekanntlich wegen dieser Eigenschaft auch für Fackeln nutzt. Beim unverhofften Eintritt des Chemielehrers

will Mike die Flamme schnell mit etwas Wasser löschen. Doch welches Entsetzen: die Flamme wird nicht kleiner und geht auch nicht aus, sondern wird erst einmal größer und heller. Warum?

3 Punkte

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49. Wer als Heimwerker oder Bastler tätig ist, wird sicherlich schon folgende Tatsache zur Kenntnis genommen haben: Abgesehen von einigen Ausnahmen besitzen all im Handel erhältlichen Schrauben ein Rechtsgewinde. Warum ist das so?

2 Punkte

50. In der Natur (Fauna und Flora) kommen etliche Teile vor, die auf Biegung oder Drehung beansprucht werden. Denken wir zum Beispiel an die Arm– und Beinknochen der Menschen, an Grashalme und ähnliches. Diese sind als Röhren ausgebildet. Warum ist das so?

2 Punkte

51. Kathrin und Klaus kommen aus dem Wasser. Da Klaus sich weder ausgetrocknet noch die nasse Badenhose wechselt, fängt er bald an zu zittern. Kathrin erklärt ihm, dass er, wenn er vor und während des Zitterns seine Körpertemperatur messen würde, feststellt, dass sie um fast ein Grad angestiegen ist. Warum kommt es zu dieser Erhöhung?

2 Punkte

52. Bei einigen Luftschiffen wurde anstelle von Dieselkraftstoff oder Benzin ein gasförmiger Treibstoff verwendet, dessen Dichte annähernd der von Luft glich. Er wurde in besonderen Gaszellen getrennt von dem Auftriebsgas (Wasserstoff oder Helium) mit– geführt. Warum war dieser Treibstoff für ein Luftschiff zweckmäßiger?

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FRAGEN m i t „WIE?“

in einer Doppelfensterscheibe insgesamt viermal. Wie ist diese Erscheinung zu erklären? 3 Punkte

57. Wir machen ein kleines Experiment. In einer Plastschüssel schwimmt ein Boot, das mit Messingschrauben vollgeladen wird. Plötzlich kippt das Boot um und alle Schrauben fallen ins Wasser. Wie verändert sich der Wasserspiegel in der Plastschüssel?

2 Punkte

58. Wir machen wieder mal einen Versuch. Wasser erhitzt man in einem Glaskolben bis zum Sieden, der dann mit einem Korken verschlossen und mit der Öffnung nach unten gehalten wird. Gießt man kaltes Wasser über den Boden des Kolbens, beginnt das Wasser erneut heftig zu sieden. Wie ist das zu erklären? 5 Punkte

59. Ein Luftballon hat ein Volumen von 1dm 2 . Wie könnte man sein Volumen vergrößern, ohne ihn öffnen zu müssen? 3 Punkte

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62. Ein kugelförmiges Gefäß, das zu 3/4 mit Wasser gefüllt ist, wird in den Zustand der Schwerelosigkeit versetzt. Was geschieht im Gefäß und wie ändert sich das Versuchs – Ergebnis, wenn an Stelle von Wasser Quecksilber genommen wird?

3 Punkte

63. Ein Holzbrettchen, das auf den Boden eines Gefäßes gelegt und dann mit Wasser übergegossen wird, schwimmt nach oben. Eine Glasscheibe, die auf den Boden eines Gefäßes gelegt und dann mit Quecksilber übergossen wird, steigt nicht nach oben, obwohl der Auftrieb von Glas in Quecksilber wesentlich größer ist als der von Holz in Wasser. Wie ist diese Erscheinung zu erklären? 2 Punkte

64. Ein Rad aus Eisendraht befindet sich sehr leicht drehbar gelagert etwa 1 cm neben einem Magneten. Etwas seitlich gegen den Magneten versetzt befindet sich eine Kerze, deren Flamme den Draht zum Glühen bringt. Das Rad wird sich langsam drehen, und zwar in Richtung vom Magneten zur Flamme. Wie funktioniert dieser seltsame Motor?

4 Punkte

66. Ein Kraftfahrzeug mit einer Masse von

1,5 t wird aus dem Ruhestand auf horizontaler Strecke mit 1,0 ms −2 beschleunigt. Die Fahrwiderstandszahl µF beträgt 0,02. Wie ist die Arbeit zu bestimmen, die in den ersten 10 s der Bewegung verrichtet wird? 5 Punkte

67. Das Speisewasser für Dampfkessel muss enthärtet werden. Geschieht dies nicht, so kann es zu einer Knallgasexplosion kommen. Eine derartige Explosion setzt das Vorhandensein von Wasserstoff und Sauerstoff voraus. Wie kann im Dampfkessel Wasserstoff entstehen? 2 Punkte

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68. Rita und Roland erwarten Gäste und sind bei Tischdecken. Doch, o Schreck, zwei wertvolle Gläser haben sich so ineinander verkeilt, dass sie nicht mehr auseinander zu bringen sind. Aber Rita weiß Rat. Wie löst sie den „Fall“ mittels Wasser?

2 Punkte

69. Zählen und Rechnen sind keine Erfindungen jüngeren Datums, sondern gehören zu den frühesten geistigen Fähigkeiten der Menschen. Historiker fanden dabei heraus, dass damals – abgeleitet von den Fingern beider Hände

– nur Zahlwörter von 1 bis 10 bekannt waren. Trotzdem konnten unsere Vorfahren Viehherden

mit mehreren hundert Tieren exakt bestimmen. Wie stellten sie das an?

3 Punkte

70. In einer Prüfungskonsultation stellt der Lehrer folgendes Problem zur Diskussion: Unter gewöhnlichen Bedingungen steigen beim Sieden einer Flüssigkeit Gasbläschen zur Oberfläche der freien Flüssigkeit. Gefragt ist nach dem Verlauf des Siedens im Zustand der Gewichtslosigkeit, zum Beispiel in einem Raumschiff, das frei um die Erde fliegt, in dem aber der normale Luftdruck aufrechterhalten wird. Wie verläuft das Sieden in diesem Zustand?3 Punkte

71. Erfahrene Beobachter leiten aus bestimmten Verhaltensweisen unserer heimischen Flora und Fauna Wettervorhersagen ab. So können sie z. B. am Flug der Schwalben erkennen, ob es bald regnen wird oder nicht. Fliegen diese Vögel sehr hoch, ist kaum Regen zu erwarten. Fliegen sie dagegen dicht über der Erde, ist kurzfristig mit Regen zu rechnen. Wie lässt sich das erklären?

3 Punkte

72. In feuchtwarmen Räumen, vor allem in Bädern, kommt es häufig zum Schwitzen der Kaltwasser führenden Rohre oder anderer Geräte, die kaltes Wasser spei-

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73. Bernd hat seine Lehre in einem Metallverarbeitenden Betrieb aufgenommen. In einer Mittagspause stellt ihn ein Kollege vor ein Problem: Auf dem Tisch liegen zwei Metall-Gussstücke gleicher Form und Größe. Das eine besteht aus Gold, das zweite aus Blei. Berndt soll nun entscheiden, welches Stück wohl schwerer ist, ohne sie anzuheben. Wie soll er sich entscheiden? 3 Punkte

74. Chemiefasern besitzen oft eine erheblich höhere Festigkeit, als es auf ihren Querschnitt bezogenen Materialkonstanten des massiven Plastwerkstoffes entspricht. Wie kommt das? 3 Punkte

75. Peter zeigt seinem Freund Heiko einen Metallgegenstand, den er gefunden hat. Als Heiko ihn fragt, ob dieser aus Stahl oder aus gewöhnlichem Eisen ist, muss Peter ihm die Antwort schuldig bleiben. Doch Heiko weiß einen Rat. „Du bringst dein Fundstück zu einem Scherenschleifer. Der kann dir sagen, ob es aus

Stahl oder aus Eisen besteht“. Wie kann der Scherenschleifer das feststellen?

2 Punkte

76. Im Physikunterricht sollen die Schüler erworbenes Wissen anwenden. Der Lehrer stellt dabei folgendes Problem: An einer Feder

hängt ein Körper mit einer Masse von 1 kg. Gefragt wird nach der Änderung der Längen, wenn sich Feder mit Körper auf der Erde, auf dem Mond und in einem um die Erde

antriebslosen kreisenden Raumschiff befindet. Wie ändert sich die Länge der Feder? 2 Punkte

77. Bei der weiteren Entwicklung des Verbrennungsmotors wird der Einsatz keramischer Werkstoffe als Baumaterial in Betracht gezogen. Der „Keramik-Motor“ ermöglicht eine Energieeinsparung. Wie lässt sich diese Einsparung begründen?

3 Punkte

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