Energie - Impuls - Kreisbewegung
Aufgabe 1) Kreisbewegung
a) Nenne ein Beispiel für eine gleichförmige Kreisbewegung und erläutere physikalisch, warum und wie der Körper eine Kreisbahn beschreibt!
b) Zwei Wäscheschleudern stehen zur Auswahl: Eine mit Radius r= 30 cm und 1000 Umdrehungen pro Minute, die andere mit 20 cm Radius und 1500 Umdrehungen pro Minute. Erläutere physikalisch. welche Schleuder besser trocknet! (Du kannst als Beispiel ein Kleidungsstück von 1 kg wählen.)
c) Ein Radfahrer (mit Fahrrad: m = 80 kg) fährt beim 6 - Tage - Rennen mit.
Dort sind die Kurven nicht flach, sondern "überhöht", d. h. um den
Winkel α
geneigt.
Wenn wir Reibung ausschließen: Wie stark muss eine Kurve mit 20 m Radius überhöht
sein, damit sie der Fahrradfahrer gerade ohne Probleme mit
Maximalgeschwindigkeit 50 km/h durchfahren kann?
Hängt dies vom Gewicht des Fahrers ab? Spielt es eine Rolle, ob man die Kurve
"unten" oder "oben" durchfährt?
Aufgabe 2) Impuls
Ein Gewehr der Masse 4,0 kg schießt ein Geschoss der Masse 20 g mit der Geschwindigkeit 800 m/s ab. Welche Rückstoßgeschwindigkeit erhält das Gewehr? Welche Kraft übt das Geschoss auf das Gewehr (u. u.) aus, wenn der Abschuss 0,01 s dauert? (Der Schütze bleibe jeweils außer Betracht!)
Aufgabe 3) Energie
a) Ohne Reibung: Ein Wagen der Masse 0,1 kg wird durch eine Feder (D = 10
N/m) beschleunigt und erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 3,6 km/h.
Anschließend fährt einen Hang mit 30° Neigung hinauf.
Führe eine Energiebetrachtung (in Worten) durch!
Wie stark war die Feder am Anfang zusammengedrückt?
Welche Strecke legt der Wagen zurück bis er seine maximale Höhe erreicht?
Was ändert sich, wenn der Wagen die vierfache Masse hat?
b) Nun tritt Reibung auf (fGl = 0,4 bei blockierten Rädern). Bei gleicher Federspannung wie in (a): Welche Geschwindigkeit hat der Wagen am Ende der ebenen Strecke l?
Zusatz: Welche maximale Höhe erreicht er?
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