Aufgabenblatt 8 Dynamik

Leistungskurs Physik 11/1
Aufgabensammlung zur Dynamik IV
(Ergebnisse in Klammern)
10.01.2008
Aufgabe 45:
Vom Wasserstoffatom kann man sich folgende Modellvorstellung machen: Das Elektron (m e = 9,1
10-31 kg) umkreist das Proton auf einer Kreisbahn mit dem Radius r = 0,5 10-10 m mit einer
Geschwindigkeit v = 2,2 106 m/s. Wie groß müsste danach die Kraft zwischen Elektron und Proton
sein ?
Aufgabe 46:
Ein Körper (m = 0,1 kg) wird an einer Schnur (l = 0,5 m) auf einem Kreis, dessen Ebene senkrecht
zur Erdoberfläche steht, herumgeschleudert.
a) Wie groß müssen mindestens die Winkelgeschwindigkeit und die Drehzahl pro Minute sein,
damit der Körper im oberen Punkt seiner Bahn nicht herunterfällt ?
b) Welche Reißfestigkeit (in N) muss die Schnur mindestens besitzen ? Beachten Sie die
Verhältnisse im unteren Punkt der Bahn.
Aufgabe 47:
Ein Körper (m = 0,4 kg) wird an einer 0,8 m langen Schnur 80-mal in der Minute auf einem Kreis
wie in Aufgabe 46 herumgeschleudert.
a) Welche Zugkraft muss die Schnur aushalten ?
b) Bei welcher Umdrehungszahl reißt die Schnur, wen ihre Zugfestigkeit mit 500 N angegeben ist
?
Aufgabe 48:
Eine Straßenkurve mit dem Radius 300 m sei nicht überhöht, so dass ein Auto in der Kurve nur
durch die Haftreibung zwischen Reifen und Straße gehalten wird. Das Verhältnis der
Reibungskraft, mit der die Räder auf der Straße haften (Haftreibung) zur Gewichtskraft des Autos
ist unabhängig von der Geschwindigkeit und nur abhängig vom Zustand der Reifen und der
Straße. Es betrage auf trockener Straße 0,75 auf nasser 0,5 und auf vereister 0,25.
a) Mit welcher Höchstgeschwindigkeit kann ein Auto (m = 900 kg) die Kurve auf trockener (nasser,
vereister) Straße durchfahren ?
b) Wie lauten die Werte bei einem Auto mit doppelter Masse ?
Aufgabe 49:
Ein Körper mit der Masse m = 0,25 kg wird an einem
Faden um eine vertikale Achse auf einem Kreis
herumgeschleudert. Der Kreis liegt also in der
horizontalen Ebene, sein Radius beträgt r = 1 m.
In der Zeit t = 10 s führt der Körper n = 20 Umläufe aus.
a) Berechnen Sie den Betrag Fr der erforderlichen Radialkraft.
b) Berechnen Sie die Kraft FF , mit der der Faden an dem Körper zieht.
c) Berechnen Sie den Winkel , den der Faden mit der Horizontalen einschließt.
Anleitung: FF und die Gewichtskraft FG des Körpers bilden zusammen die resultierende Kraft Fr
(Radialkraft). Fr und FG stehen senkrecht zueinander.
Aufgabe 50:
Auf dem Rande der runden, ebenen, horizontalen Scheibe eines Drehschemels liegt ein Holzklotz.
Die Drehschemelscheibe hat den Radius r = 0,25 m. Sie hat über dem Fußboden die Höhe h =
1,25 m und ist um eine vertikale Achse drehbar. Die Achse läuft durch den Mittelpunkt der
Drehschemelscheibe. Der Holzklotz wird auf der Drehschemelcheibe nur durch die Haftreibung FR
festgehalten. FR betrage das 0,3 – fache der Gewichtskraft des Holzklotzes. Die Achse beginnt mit
zunehmender Geschwindigkeit zu rotieren.
a) Bei welcher Winkelgeschwindigkeiot gleitet der Holzklotz von der Drehschemelscheibe ?
b) Welchen Weg s in horizontaler Richtung legt der Klotz im Fluge zurück, bevor er auf dem
Boden aufschlägt ?