LK Physik 11/1 18.02.2008 Kursarbeit aus der Physik Aufgabe 1

LK Physik 11/1
2. Kursarbeit aus der Physik
18.02.2008
Aufgabe 1: Begriffe:
a) Beschreibe den physikalischen Begriff des Impulses in Worten und gib den Zusammenhang
mit der dynamischen Kraftdefinition an.
b) Beschreibe den Begriff Radialkraft einer Kreisbewegung und gib den Zusammenhang mit der
Änderung der Bahngeschwindigkeit an. Was ist im Gegensatz dazu die Zentrifugalkraft ?
c) Beschreibe den Begriff der rücktreibende Kraft bei einer harmonischen Schwingung in Worten
und gib den Zusammenhang mit der Auslenkung an. Warum ist die Schwingung eines
Fadenpendels nur näherungsweise eine harmonische Schwingung ?
d) Beschreibe die Kräfte bei der mechanischen Wechselwirkung zwischen zwei starren Körpern
und erläutere damit den Begriff der Wechselwirkung. Welcher Zusammenhang besteht mit den
Bindungskräften der Moleküle im starren Körper.
Aufgabe 2: Kreisbewegung
a) Skizziere und beschreibe den Aufbau des Zentralkraftgeräts zur Messung der Zentripetalkraft
Fr einer Kreisbewegung und der Ermittlung des Zusammenhangs zu v, m und r.
b) Erläutere das Verfahren zur Bestimmung der Bahngeschwindigkeit aus der Umdrehungszahl.
Wie könnte man die Bahngeschwindigkeit des Wagens auf der Kreisbahn auch direkt mit Hilfe
einer Lichtschtranke messen ? Entwirf eine entsprechend abgewandelte Versuchsdurchführung.
c) Wie werden die übrigen Messgrößen experimentell bestimmt ?
d) Leite für eine gleichmäßige Kreisbewegung mit Radius r und Bahngeschwindigkeit v mit
mathematischen Methoden den Zusammenhang ar = v2/r her.
e) Die Zentripetalbeschleunigung eines Körpers, der sich auf einem Kreis von 9 m Radius
bewegt, beträgt 5 m/s2.
(1)
Berechne die Umlaufdauer T.
(2)
Wie groß müsste die Umlaufdauer T sein, damit die Zentripetalbeschleunigung
gleich der vierfachen Erdbeschleunigung wird (Pilotentestanlage).
Aufgabe 3: Anwendung
Eine Rodelbahn führt durch eine kreisförmige Kurve. Der Krümmungsradius beträgt r = 50 m. Die
Bahn soll mit der Geschwindigkeit v = 25 m/s durchfahren werden können, ohne dass seitliches
Gleiten eintritt.
a) Welchen seitlichen Neigungswinkel ("Überhöhungswinkel") muss die Bahn mit der
Horizontalen bilden ?
b) Wie hoch ist in dieser Kurve die Anpresskraft auf die Eisbahn bei einer Gesamtmasse von m =
100 kg. Vergleiche mit der Gewichtskraft.
Aufgabe 4: Galilei'sches Hemmungspendel
Ein mathematisches Fadenpendel von l = 64 cm Länge ist so aufgehängt, dass sich im Abstand a
= 28 cm vertikal unter dem Aufhängepunkt ein Stift P befindet, an dem der Faden anschlägt und
anschließend geknickt wird. Wie groß ist die Gesamtschwingungsdauer dieses Pendels ?
Hinweis: Zerlege die Bewegung in zwei Halbschwingungen.
Aufgabe 5: elektrische Feldlinien
Zeichne eine Kugel mit 2 cm Radius und im Abstand von 5 cm eine planparallele Platte. Die Kugel
sei negativ, die Platte positiv geladen. Konstruiere durch Überlagerung der Feldkräfte an
mindestens 6 Stellen (Symmetrien nutzen !) das gemeinsame Feldlinienbild.