Masse, Beschleunigung, Kraft und Reibung - urs

Urs Wyder, 4057 Basel
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Physikprüfung TBM 1F, Dienstag, 26.10.2010
Masse, Beschleunigung, Kraft und Reibung
Konstante Geschwindigkeit:
s=v·t
v=
∆s
∆t
=
s2 −s1
t2 −t1
=
v2 −v1
t2 −t1
Beschleunigte Bewegung:
v =a·t
a=
∆v
∆t
s = 12 a · t2
s=
v2
2a
,
a=
v2
2s
,
v=
√
2as
Kraft = Masse · Beschleunigung:
F =m·a
Reibungskraft:
FReibung = µ · FN ormal = µ · m · g
Hinweis: Verwenden Sie für die Fallbeschleunigung der Erde gErde = 9.81 m/s2
1. Freier Fall auf der Erde und auf dem Jupiter:
a) Aus welcher Höhe h erreicht man im freien Fall ohne Luftwiderstand eine Geschwindigkeit von 100 Km/h?
b) Auf dem Planeten Jupiter beträgt die Fallbeschleunigung gJupiter = 24.79 m/s2 . Wie
gross muss die Fallhöhe h hier sein, damit ein Körper eine Geschwindigkeit von 100
Km/h erreicht?
2. Der Weltrekord im Stabhochsprung (Sergei Bubka, UKR) beträgt 6.14 Meter.
a) Wie gross war bei diesem Sprung die Aufprallgeschwindigkeit auf die 1 Meter dicke
Hochsprungmatte (Fall aus 5.14 Meter Höhe)?
b) Wie gross ist die Bremsbeschleunigung beim Aufprallen, wenn der Fall durch die
Matte auf einem Weg von 1 Meter abgebremst wird?
Fortsetzung auf der Rückseite ...
1
3. Ein Auto fährt mit 54 Km/h und prallt frontal in eine Mauer. Dabei verringert sich
die Geschwindigkeit in einer Zeit von 0.06 Sekunden von 54 Km/h auf Null. Um welche
Länge verkürzt sich dabei das Auto?
4. Eine Kugel befindet sich auf einer ebenen Unterlage. Wie gross ist die Masse der Kugel,
wenn eine Kraft von 100 N eine Beschleunigung von 0.625 m/s2 bewirkt?
5. Ein Auto mit der Masse m = 1’200 Kg überträgt auf die Strasse eine Kraft von 800 N.
Wie lange dauert es, bis seine Geschwindigkeit 120 Km/h beträgt?
6. Eine Lokimotive vom Typ RE 460 wiegt 84 Tonnen. Sie fährt 260 Km/h und führt eine
Vollbremsung aus. Der Reibungskoeffizient für Metaill auf Metall beträgt µ = 0.12.
a) Wie gross ist die Bremskraft?
b) Wie gross ist die Bremsbeschleunigung?
c) Nach welcher Strecke kommt die Lok zum Stillstand?
7. Ein Rennwagen mit der Masse m = 825 Kg beschleunigt auf einer Strecke von 400
Metern konstant und erreicht eine Geschwindigkeit von 270.6 Km/h. Wie gross muss der
Haftreibungskoeffizient µ mindestens sein? Was ändert sich, wenn die Masse des Wagens
1’000 Kg statt 825 Kg beträgt?
Aufgabe Punkte
1.
4
(2 mal 2)
2.
4
(2 mal 2)
3.
4
4.
4
5.
4
6.
6
7.
4
Viel Erfolg!
2
(3 mal 2)