7. Übung Energieerhaltung, Leistung kg 105, ∙
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Übung Physik I für WiIng / Chemie / Orthopädie 7. Übung 1) Prof. Dr. H.-Ch. Mertins FH-Münster Energieerhaltung, Leistung Ein Block der Masse von 3,5 kg wird von einer anfangs zusammengedrückten Feder mit der Federkonstante k = 40 N/m beschleunigt. Wenn sich die Feder auf ihre Länge im entspannten Zustand ausgedehnt hat, löst sich der Block von der Feder und rutscht über eine horizontale Fläche (Reibungskoeffizient 0,25), bis er nach 7,8 m steht. a) Welche Wärmemenge entsteht beim Bremsvorgang? b) Wie groß ist die maximale Geschwindigkeit des Blocks? c) Wie weit war die Feder am Anfang zusammengedrückt? Pro Sekunde fließen 5,5 10 6 kg Wasser einen 50 m tiefen Wasserfall hinunter. 2) a) Um welchen Wert ändert sich dabei die potenzielle Energie des Wassers? b) Wie groß ist die Leistung? c) Wenn die gesamte mechanische Energie in elektrische Energie gewandelt werden könnte, die man für einen Preis von 1 Cent/kWh verkaufen würde, wie groß wäre der Jahresgewinn? 3) Eine 75 kg schwere Person steht auf einem, reibungsfrei mit der Geschwindigkeit von 2,3 m/s auf Schienen rollenden, 39 kg schwere Wagen. Die Person springt nun so von dem Wagen ab, dass ihre Geschwindigkeit zu den Schienen 0 m/s beträgt. Wie groß ist die Geschwindigkeit des Wagens nach dem Absprung? In welche Richtung ist die Person abgesprungen? 4) Ein Objekt der Masse 20 kg fliegt im Weltraum mit der Geschwindigkeit 200 m/s in xRichtung. Eine Explosion im Inneren des Objektes sprengt es in genau drei Teile. Ein Teil (Masse 10 kg) fliegt mit 100 m/s in y-Richtung und das zweite Teil (Masse 4 kg) fliegt mit 500 m/s in negative x-Richtung. a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des dritten Teiles. b) Wie groß ist die bei der Explosion frei werdende Energie? 5) Die Billardkugel (1) trifft auf die ruhende Billardkugel (2). Nach dem Stoß läuft Kugel (1) mit 3,5 m/s weiter, wurde aber um den Winkel von 22° abgelenkt. Kugel (2) läuft nach dem Stoß mit 2 m/s. Vernachlässigen sie die Rotation der Kugeln. a) Wie groß ist der Winkel zwischen den Laufrichtungen der Kugeln (1) und (2)? b) Wie schnell war Kugel (1) vor dem Stoß? c) Wie groß ist die kinetische Energie des Schwerpunktes vor und nach dem Stoß? Zur Lösung gehören Formel, Weg und Ergebnis mit Einheiten. Die Übung soll zum jeweils nächsten Übungstermin abgegeben werden. Um für die Klausur zugelassen zu werden, müssen insgesamt 50% der Aufgaben im Semester gelöst werden.
