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Rechnen wie ein Physiker

Zwei Sachaufgaben nach dem festen Schema: Gegeben, gesucht, Formel, Rechnung, Antwort — sauber aufgeschrieben.

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Der Sack Blumenerde für den Dachgarten

AFB I–II

Familie Brandt legt auf dem Flachdach ihres Hauses einen Dachgarten an. Mit einer Seilrolle zieht Herr Brandt einen Sack Blumenerde mit der Masse 20 kg vom Hof auf das Dach, das 9,0 m über dem Hof liegt. Die Lageenergie berechnet man mit \(E = m \cdot g \cdot h\), der Ortsfaktor beträgt \(g = 9{,}81\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}\).

M1Der Sack auf dem Weg nach oben
9,0 m20 kgHof (h = 0)
Als Bezugsniveau (h = 0) dient der Hof.
  1. Geben Sie in der üblichen Form an, was gegeben und was gesucht ist – mit Formelzeichen, Zahlenwert und Einheit.
  2. Berechnen Sie die Lageenergie des Sacks auf dem Dach bezogen auf den Hof und runden Sie sinnvoll.
  3. Weisen Sie mit einer Einheitenprobe nach, dass Ihre Rechnung tatsächlich eine Energie in Joule liefert.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Gegeben sind alle Zahlen aus dem Text – und eine Konstante, die nicht als Zahl im Aufgabenteil steht, sondern in der Formelsammlung.
Hinweis zu Aufgabe b)
Hier muss nichts umgestellt werden. Einsetzen mit Einheiten, erst am Ende runden (zwei bis drei geltende Ziffern).
Hinweis zu Aufgabe c)
Schreibe nur die Einheiten hintereinander und kürze wie bei Brüchen. Was ergibt ein Newton mal ein Meter?