Uebungsaufgaben Physik A/B

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3. Übungsblatt
PHYSIK A
WS 2009/2010
Rückgabe: 03.-06. Nov 2009 im Gruppenunterricht
3.1 Speerwurf – HAUSAUFGABE
Ein Speerwerfer wirft einen Speer mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 von sich weg.
a) Bestimmen Sie den Abwurfwinkel für die größte Höhe und den für die größte Weite. Gehen Sie
dabei zur Vereinfachung davon aus, dass der Abwurfpunkt auf Bodenhöhe ist. Die Luftreibung ist
zu vernachlässigen.
b) Welcher Term kommt zur Wurfweite hinzu, wenn sich der Abwurfpunkt auf einer Höhe h0 über
dem Boden befindet.
c) Auf dem Olympischen Tag in Berlin warf Uwe Hohn 1984 den Speer L = 104, 80 m weit. Berechnen Sie die Anfangsgeschwindigkeit v0 bei einer Abwurfhöhe von h0 = 2 m. Benutzen Sie den
optimalen Abwurfwinkel für die größte Weite, den Sie im Teil a) ermittelt haben. Geben Sie das
Ergebnis in km/h an.
3.2 Expandierendes Universum
Alle Sterne, u.a. ein Stern X, entfernen sich von der Sonne mit Geschwindigkeiten, die proportional ihrem Abstand von der Sonne sind. Wie sieht dieses Bild (der Zusammenhang zwischen den
Geschwindigkeiten und den Entfernungen) vom Gesichtspunkt des Sterns X aus?
3.3 International Space Station (ISS)
Die ISS kreist um die Erde in ca. 350 km Höhe. Mit dem mittleren Erdradius von R = 6370 km und
dem Ortsfaktor g = 9.8 m/s2 auf der Erdoberfläche berechnen Sie:
a) die Beschleunigung a der ISS. Wohin zeigt sie?
b) die Bahngeschwindigkeit v der ISS;
c) die Umlaufzeit T der ISS.
3.4 Ableitung und Integration
Es wurde die Geschwindigkeit einer Radfahrerin in einem Zeitintervall von T = 2 Minuten gemessen. Die Messwerte konnten näherungsweise durch die folgende Funktion beschrieben werden:
v(t) = −150
m
m
m 2
m 3
t + 250
t + 20
t + 170
3
2
4
min
min
min
min
a) Nach wie vielen Sekunden war die Geschwindigkeit maximal?
b) Zeichnen Sie die Funktion v(t) im Zeitintervall T.
c) Bestimmen Sie durch Integration die in dieser Zeit zurückgelegte Wegstrecke s.