Abschnitt 1, 4. Übungsstunde
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Übungen Physik, FF1 SS 2017 Abschnitt 1, 4. Übungsstunde 1.4.1. Die Masse m = 3 kg wird mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 = 2 m/s gegen die Kraft F = 120 N geschossen und durch die Kraft gebremst. a) Wie groß ist die Änderung der kinetischen Energie ∆Ekin und der potentiellen Energie ∆Epot ? b) Berechnen Sie den Weg bis zum Stillstand (Bremsweg) mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes! 1.4.2. Die Masse m = 5 kg wird durch die Kraft F = 100 N beschleunigt. a) Wie groß ist die Änderung der kinetischen Energie ∆Ekin und der potentiellen Energie ∆Epot ? b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit der Masse nach 10 m mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes! 1.4.3. Ein Student (m = 75 kg) läuft gleichförmig eine Treppe hoch und überwindet dabei alle 4 Sekunden einen Höhenunterschied von 5 m. a) Welche Form der Energie ändert sich dabei? b) Wie groß ist die Leistung des Studenten? 1.4.4. Ein Kran hebt die Masse m = 500 kg in gleichförmiger Bewegung mit der Geschwindigkeit v = 1, 5 m/s hoch. Die Reibung wird vernachlässigt. a) Welche Form der Energie ändert sich dabei? b) Berechnen Sie die Änderung der Energie in 10 s! c) Berechnen Sie die Leistung des Krans! 1.4.5. Ein Kran hebt die Masse m = 100 kg und beschleunigt sie dabei in 10 s von 0 auf 3 m/s. Die Reibung wird vernachlässigt. a) Welche Form der Energie ändert sich dabei? b) Berechnen Sie die Änderung der Energie! c) Berechnen Sie die Leistung des Krans! 1.4.6. a) Ein Radfahrer (Masse zusammen mit dem Rad m = 78 kg) hat eine Leistung von 70 W. Er überwindet einen Höhenunterschied von 450 m in gleichförmiger Bewegung. Welche Zeit braucht der Radfahrer für diesen Höhenunterschied? b) Ein PKW hat eine Masse von 1790 kg. Er beschleunigt auf einer ebenen Straße aus der Ruhe auf die Geschwindigkeit von 110 km/h und braucht dazu den Weg von 270 m. Wie groß ist die Leistung des PKWs? 1.4.7. Die Masse m1 = 12 kg stößt vollkommen unelastisch mit der Geschwindigkeit v1 = 2 m/s auf eine andere Masse m2 = 3 kg, die eine Geschwindigkeit von v2 = −4 m/s hat. a) Was bedeutet unelastischer Stoß? Welche physikalischen Größen bleiben dabei erhalten? b) Schreiben Sie die entsprechenden Erhaltungssätze auf! c) Berechnen Sie die Geschwindigkeiten der Massen nach dem Stoß! d) Was geht bei diesem Stoß “verloren”? Wie groß ist der Verlust? In was wird der Verlust umgewandelt? 1.4.8. Zwei Kugeln mit der gleichen Masse (m1 = m2 = m = 3 kg) stoßen mit den Geschwindigkeiten v1 = 8 m/s und v2 = −5 m/s vollkommen elastisch auf einander. a) Was bedeutet elastischer Stoß? Welche physikalischen Größen bleiben dabei erhalten? b) Schreiben Sie die entsprechenden Erhaltungssätze auf! c) Berechnen Sie die Geschwindigkeiten der beiden Massen nach dem Stoß! 1 Übungen Physik, FF1 SS 2017 1.4.9. Eine Eisläuferin mit der Masse m1 = 60 kg läuft mit der Geschwindigkeit v1 = 12 m/s. Sie stößt von hinten auf eine ruhende Eisläuferin mit der Masse m2 = 60 kg. Die beiden “umarmen” sich beim Zusammenstoß. a) Wie nennt man diese Art von Stoß? Welche physikalische Größe ist dabei erhalten? b) Schreiben Sie die entsprechenden Erhaltungssätze auf! c) Berechnen Sie die Geschwindigkeit der zwei Eisläuferinnen nach dem Stoß! 1.4.10. a) Ein Auto (m = 900 kg, v = 20 m/s) stößt vollkommen unelastisch gegen eine starre Wand. a) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Autos nach dem Stoß? b) Wie groß ist Änderung der kinetischen Energie? Wozu wird diese “verwendet”? c) Wie groß ist der Impuls, den die Wand bekommt? b) Ein Auto mit mit Stoßstangen aus Gummi (m = 900 kg, v = 20 m/s) stößt vollkommen elastisch gegen eine starre Wand. a) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Autos nach dem Stoß? b) Wie groß ist die Änderung der kinetischen Energie? c) Wie groß ist der Impuls, den die Wand bekommt? 2
