Arbeitsblatt-Nr:25 Aufgaben zum waagrechten Wurf

11. Jahrgangsstufe
Übungsprogramm
Arbeitsblatt-Nr:25
Aufgaben zum waagrechten Wurf
1. Aufgrund einer unangemessenen Fahrweise kam ein PKW von der Fahrbahn ab und
prallte gegen einen Baum. Es blieb Gott sei Dank beim Blechschaden. Die Spurensicherung findet 3,60 m von der vorderen Stoßstange entfernt Scherben des Scheinwerfers in der Erde stecken. Messungen am KfZ ergaben, dass sich der Scheinwerfer
75,0 cm über der Straßenoberfläche befindet.
a) Bestimme aus diesen Daten die Geschwindikeit des KfZ unter der Annahme,
dass die Bruchstücke des Scheinwerfers zunächst waagrecht weggeflogen sind.
b) Die Spurensicherung kann auch alternativ aus dem Steckwinkel der Scherben
im Boden die Geschwindigkeit ermitteln. Dieser Winkel beträgt bei einem
anderen Unfall auf der gleichen Strecke 22,6◦ . Bestimme die Geschwindigkeit
aus dem Winkel.
2. Ein Flugzeug wirft aus einer Unbekannten Höhe einen Seesack ab. Dieser triff auf
der Wasseroberfläche in einem waagrechten Abstand von 250,0 m vom Abwurfort
auf. Die Fallzeit ermittelt der Pilot zu 5,00 s
a) Ermittle die Fluggeschwindigkeit und die Flughöhe des Flugzeugs.
b) Ermittle den Eintauchwinkel und die Eintauchgeschwindigkeit des Seesacks
im Wasser.
3. Ein Turmspringer taucht in das Wassers in einem 14◦ Winkel gemessen zur Wasseroberfläche in das Wasser ein, nachdem er vom 5,00 m Turm gesprungen ist.
a) Ermittle die nötige Absprunggeschwindigkeit des Springers.
b) Der Anlauf ist 3,00 m lang und wird von dem Athleten voll ausgenützt. Er
läuft aus dem Stand an. Bestimme die mittlere Beschleunigung des Athleten,
damit er die Absprunggeschwindigkeit erreicht.
4. Bei einer Übung wird mit einer Signalrakete in die Luftgeschossen. Das Geschoß
expoldiert auf der Höhe des Rettungshubschrauberpiloten. 2,00 s später löst der
Hubschrauberpilot den Versorgungssack aus, der 50,0 m weiter entfernt auf der
Erde aufschlägt. Vom Abschuss der Rakete bis zur Landung des Sacks vergehen
insgesamt 8,00 s.
a) Ermittle die Flughöhe und die Fluggeschwindigkeit des Hubschraubers.
b) Bestimme den Aufschlagwinkel des Versorgungssacks auf der Erdeoberfläche.
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11. Jahrgangsstufe
Übungsprogramm
Arbeitsblatt-Nr:25
Aufgaben zur Kreisbewegung
1. Ein Flugzeug mit der Masse m = 12,5 t fliegt bei der Landeanflug auf den Münchner Flughafen mehrere kreisförmige Warteschleifen. Dabei ist das Flugzeug gegenüber der Horizontalen um den Winkel ϕ = 56,5◦ geneigt.
a) Bestimme aus diesen Daten den Radius einer Warteschleife.
b) Ermittle zudem die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs.
2. Auf dem Oktoberfest war früher eine Attraktion der Schaustellgeschäfte das Motorrad, das in einem Zylinder mit senkrechten Wänden an der Wand fährt. Der
Zylinder hat einen Durchmesser von 25,0 m.
a) Bestimme die Geschwindigkeit v0 , damit das Motorrad an der Wand stabil
fahren kann.
b) Ermittle die Frequenz des Motorradfahrers und die Winkelgeschwindigkeit.
3. Nach der Überhöhung einer Eisenbahnstrecke kann der 38,5 t schwere Regionalexsteigern. Der Winkel
press seine Geschwindigkeit in der Kurve um 20,7 mathrm km
h
◦
der überhöhten Kurve beträgt 5,00 .
a) Bestimme welchen Radius r0 die Kurve besitzt und mit welcher Geschwindigkeit v0 der Zug durch die Kurve ohne Überhöhung fahren könnte.
b) Bestimme die Größe der resultierenden Kraft, die während der Fahrt durch
die Kurve auf den Zug wirkt.
beschränkt.
4. In einer scharfen Kurve ist ein Unfall passiert. Die Kurve ist auf 60,0 km
h
Die Spurensicherung hat ermittelt, dass der Wagen tangential aus der Kurve getragen wurde und mit der Fahrbahn einen Winkel von 15◦ einschließt.
a) Bestimme die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit des PKW’s aus diesen
Untersuchungsdaten.
b) Bestimme um wieviel Grad die Fahrbahn geneigt werden müsste, damit der
Unfall vermeidbar gewesen wäre.
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11. Jahrgangsstufe
Übungsprogramm
Arbeitsblatt-Nr:25
Aufgaben zur harmonischen Schwingung
1. Um eine Feder um 6,00 cm auszulenken, ist eine Kraft von 18,0 N nötig. Diese Feder
wird für einen harmonischen Oszillator verwendet, indem man einen Körper der
Masse m = 100 g anhängt und die Feder um 3,00 cm auslenkt.
a) Ermittle rechnerisch die Periodendauer und die Frequenz dieses harmonischen
Oszillators.
b) Bestimme durch eine geeignete Rechnung die Geschwindigkeit beim Durchgang durch die Ruhelage.
c) Ermittle die Ortsgleichung der Schwingung und zeichne ein tx − Diagramm
dieser Schwingung.
2. Ein anderer harmonischer Oszillator besteht aus zwei hintereinander geschaltenen
baugleichen Federn. Dabei wird an diese Federn ein Körper mit der Masse m =
50,0 g angehängt. Die Frequenz des Oszillators beträgt 20,0 Hz.
a) Bestimme hieraus die Federhärte D einer Feder.
b) Berechne die Geschwindigkeit, die der Oszillator beim Durchgang durch die
Ruhelage besitzt.
c) Zeichne das vt − Diagramm dieser Schwingung.
3. An einem dünnen Faden, der über eine Umlenkrolle gelegt ist, wird eine Kette befestigt, die insgesamt eine Masse von 400 g besitzt. Die Masse ist homogen verteilt.
Die Kette wird um 2,00 cm ausgelenkt.
a) Zeige, dass es bei dieser Schwingung um eine harmonische Schwingung handelt.
b) Ermittle einen Term für die Periodendauer dieser Schwingung und berechne
sie für den vorliegenden Fall.
c) Bestimme die Geschwindigkeit, mit der die Kette durch die Ruhelage geht.
4. Ein Fadenpendel besitzt eine Frequenz von 4,5 Hz.
a) Bestimme die Länge l des Fadens.
b) Bestimme die Auslenkung, wenn der Auslenkwinkel 4,0◦ beträgt.
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