Kraft F (force) Arbeit W (work)

Fach: Physik/ L. Wenzl
Übungsaufgaben
| Datum:.
zu 3.1 und 3.2 Wiederholung zur Dynamik
1) An welchen beiden Wirkungen kann man Kräfte erkennen?
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2) Nennen und beschreiben Sie kurz die drei Newtonschen Axiome !
1. Newt. Axiom: ______________________________________________________
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2. Newt. Axiom: ______________________________________________________
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3. Newt. Axiom: ______________________________________________________
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Aufgabe 3 (Mechanik, Kräfte)
a) Was versteht man unter der Gewichtskraft eines Körpers?
b) Was versteht man unter der Masse eines Körpers?
c) Weshalb ist die Gewichtskraft eines Körpers nicht überall exakt gleich?
a)
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b)
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c)
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3) Notieren Sie aus Ihrer Formelsammlung oder aus Ihrem Fachbuch die Formeln für
folgende mechanischen Kräfte und Arbeiten. (Farbig markieren!)
Kraft F (force)
Beschleunigungs- F =
kraft:
Gewichtskraft:
Arbeit W (work)
Beschleunigungsarbeit:
WB =
Hubarbeit:
FG =
Reibungskraft:
WH =
Reibungsarbeit:
FR =
WR =
Federspannarbeit::
Federspannkraft:
FS =
WS =
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Übungsaufgaben
| Datum:.
zu 3.1 und 3.2 Wiederholung zur Dynamik
4) Ein Rennwagen (m = 1,35 t) wird mit a = 5,60 m/s2 über eine Zeitspanne ∆t = 21,0 s
aus dem Stand (v=0) beschleunigt.
a) Welche Beschleunigungskraft ist erforderlich?
b) Welche Geschwindigkeit v1 besitzt der Wagen nach dem Beschl.-vorgang?
c) Welche Beschleunigungsarbeit W B wurde verrichtet, um v1 zu erzielen
d) Welchen Weg s1 hat der Wagen während ∆t zurückgelegt?
e) Welche Arbeit W1 wurde längs des Weges verrichtet
f) Vergleichen Sie die beiden errechneten Arbeiten quantitativ
Geg.:
Ges.
Lös.:
5) Federspannkraft: Ein Auto hat die Masse von 1,20 t. Wenn 4 Pers. (je 75,0 kg)
einsteigen, senkt sich die Karosserie um s2 = 5,00 cm.
a) Wie groß ist die Federkonstante des gesamten Dämpfungssystems?
b) Um welche Strecke s1 hatte sich das Fahrzeug bereits mit seinem Leergewicht
gesenkt, wenn die Federkonstante D konstant ist?
c) Welche Arbeit haben die Karosserie und die 4 Fahrgäste am Federsystem
verrichtet?. Wo ist diese Arbeit verblieben?
Geg.:
Ges.:
Fach: Physik/ L. Wenzl
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6. Reibungskraft
Reibungszahlen
Haftreibung
µ0
reibende Körper
Gleitreibung
µ
trocken
gefettet
trocken
gefettet
0,15...0,2
0,1
0,1...0,15
0,05
Stahl auf Sinterbronze 0,2...0,4
0,08...0,13
0,18...0,3
0,06...0,09
Gußeisen auf
Gußeisen o. Bronze
0,18...0,25
0,1
0,15...0,2
0,05
Stahl auf Holz
0,5...0,6
0,1
0,2...0,5
0,08
Stahl auf Stahl
Wälzlager
Rollreibung
µr
0,002
0,001...0,003
Autoreifen auf
trockenem Asphalt
0,55
Autoreifen auf
nassem Asphalt
0,2...0,3
Autoreifen auf
vereistem Asphalt
ca. 0,1
0,02...0,05
0,15
Definition:
Die Reibungskraft ist eine Widerstandskraft gegen das Verschieben eines Körpers
auf seiner Unterlage. Sie wirkt parallel zur Reibfläche und entgegen der
Bewegungsrichtung.
Die Reibungskraft ist um so größer, je größer die Normalkraft und je größer die
Reibungszahl ist. Die Größe der Berührungsfläche ist ohne Einfluß auf die Reibung.
6.1 Haft- und Gleitreibung, Reibungsarbeit + Beschleungigungsarbeit
Ein Stahlschlitten (m=10,0 kg) wird auf einem gefetteten Maschinenbett bewegt, auf
dem er in waagrechter Richtung aufliegt.
a) Welche Kraft ist notwendigt, um die Haftreibung zu überwinden?
b) Welche Kraft ist notwendig, um die Gleitreibung zu überwinden
c) Welche Gesamt-Kraft Fges ist erforderlich, um den Schlitten mit a=3,30 m/s2 zu
beschleunigen
d) Welche Gesamt-Arbeit W ges ist erforderlich, um den Schlitten über eines Strecke
von s=0,540 m zum beschleunigen?
Fach: Physik/ L. Wenzl
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7. Schneelast: Der Bayerische Wald befindet sich in der Schneelastzone 3. Dies
bedeutet, dass hier die größten Schneelasten auftreten können.
Das Online-Berechnungsprogramm behandelt Dachneigungen von α <30° wie ein
Flachdach, da dann ein Abrutschen des Schnees nicht mehr gewährleistet ist.
Quelle:http://www.renewable-energy-concepts.com/german/sonnenenergie/basiswissensolarenergie/schneelast-berechnung.html
a) Im obigen Programm wird von einer „Wassersäule“ von 20 cm bei 1 m hohem
Pappschnee gesprochen.
Wie viele dm3 = Liter Wasser ergibt demnach 1m3 Pappschnee?
Lösungsweg a: 1 dm3 => 1 kg, Lösungsweg b) 1m3 Wasser => 1,00 t
b) Welche Flächenlast (= Gewichtskraft/m2) übt 1m3 Pappschnee aus?
c) Mit welcher Wassersäule und Schneehöhe (Pappschnee) wird in obigen Beispiel
gerechnet (α = 20° wird wie ein Flachdach berechnet)
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LÖSUNGEN: Übungsaufgaben
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zu 3.1 und 3.2 Wiederholung zur Dynamik
1) An welchen beiden Wirkungen kann man Kräfte erkennen?
Kräfte können Körper beschleunigen (pos. und neg.!)
Kräfte können Körper verformen
2) Nennen und beschreiben Sie kurz die drei Newtonschen Axiome !
1. Newt. Axiom Tägheitssatz: Jeder Kp. verharrt im Zustand der Ruhe oder der
geradlinigen, gleichförmigen Bewegung
2. Newt. Axiom: Grundgesetz der Dynamik: F =m*a
3. Newt. Axiom: Wechselwirkungsgesetz Action gegengleich Reactio . Kraft und
Gegenkraft stehen im Gleichgew.
Aufgabe 3 (Mechanik, Kräfte)
a) Was versteht man unter der Gewichtskraft eines Körpers?
b) Was versteht man unter der Masse eines Körpers?
c) Weshalb ist die Gewichtskraft eines Körpers nicht überall exakt gleich?
a)
Diejenige Kraft, mit der der Körper von der Erde angezogen wird.
Maß für die Trägheit eines Korpers, mit der er sich einer
Bewegungsänderung widersetzt
c) Der Orstfaktor g unterscheidet sich an den untersch. Orten der
Erde
b)
3) Notieren Sie aus Ihrer Formelsammlung oder aus Ihrem Fachbuch die Formeln für
folgende mechanischen Kräfte und Arbeiten. (Farbig markieren!)
Kraft F (force)
Arbeit W (work)
Beschleunigungs- F = m*a
kraft:
Gewichtskraft:
Beschleunigungsarbeit:
WB = (m/2)*v2
Hubarbeit:
FG = m*g
Reibungskraft:
WH = m*g*h
Reibungsarbeit:
FR = µ* m*g
Federspannkraft:
WR = µ* m*g*s
Federspannarbeit::
FS = D*s
WS = (D/2)*s2
Fach: Physik/ L. Wenzl
Übungsaufgabe zu 3.2.5 Geneigte Ebene
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