Übungen zur Experimentalphysik Aufgabenblatt 6

Prof. Dr. J. Haase
PD Dr. M. Bertmer
Wintersemester 2008/09
Übungen zur Experimentalphysik
Aufgabenblatt 6
Aufgabe 21 (Corioliskraft)
Ein Braunbär kreuzt die deutsch-österreichiche Grenze in den Alpen.
Eine lokale Landesregierung entscheidet, dass der Bär eine Gefahr für
die Bevölkerung darstellt und bezahlt zwei Jäger, damit sie den Bären
erschießen. Während der Jagd schießt ein Jäger von Norden, der andere
von Osten auf den Bären und beide verfehlen ihn. Die Regierung will ihr
Geld zurück. Die Jäger erklären das Vorbeischießen mit der Corioliskraft. Können die
Jäger sich so rausreden? Wie groß sind die Ablenkungen der Kugeln, wenn die Geschwindigkeit v0 = 300 m/s, Flugzeit t = 1, 0 s und die Jäger sich bei 48◦ geographischer Breite
befinden. Fertigen Sie eine Skizze ähnlich rechtsstehender Grafik an und zeigen Sie, wie
die Corioliskraft, Geschwindigkeit der Kugel und die Winkelgeschwindigkeit der Erde in
beiden Fällen wirken.
[5 Punkte]
Aufgabe 22 (Corioliskraft)
Ein Körper fällt am Äquator aus einer Höhe von 500 m mit einer
Anfangsgeschwindigkeit v0 = 0 m/s. Bestimmen Sie Richtung und Wert
der Ablenkung s aus der Vertikalen aufgrund der Corioliskraft, wenn der
Körper die Oberfläche der Erde trifft. Zeichnen Sie die Richtung der Corioliskraft auf der Abbildung (rechts) ein. Wie groß wäre die Ablenkung
am Nordpol?
[6 Punkte]
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Aufgabe 23 (Zentripetalkraft, Reibung)
Ein Fahrer eines Auto (ohne ABS), das mit der Geschwindigkeit v
fährt, bemerkt plötzlich eine Wand vor sich. Wie sollte der Fahrer reagieren? Sollte er bremsen oder versuchen, eine Kurve zu fahren, um nicht
gegen die Wand zu fahren? Der kinetische Reibungskoeffizient sei µ.
[3 Punkte]
Aufgabe 24 (Reibung)
Zwei Massen m1 = 3 kg und m2 = 4 kg werden durch eine dritte
Masse m3 = 5 kg eine schiefe Ebene hochgezogen. Vernachlässigen
Sie die Masse der Fäden und Reibung an der Umlenkung. Der kinetische Reibungskoeffizient zwischen den Massen m1 , m2 und der
schiefen Ebene sei µ = 0, 2 und der Winkel betrage α = 30◦ . Wie
groß ist die Beschleunigung a des Systems und welche Kräfte wirken auf die Fäden zwischen den Massen?
[5 Punkte]
Aufgabe 25 (Reibung)
Ein Ziegelstein mit Masse m = 3 kg liegt auf einem Karren mit Masse
M = 15 kg. Der Haftreibungskoeffizient zwischen Ziegelstein und Karren
beträgt µ = 0, 2, der Karren kann sich auf Schienen reibungslos bewegen.
Unter welcher Bedingung bewegt sich der Ziegelstein relativ zum Karren,
wenn eine Kraft F auf den Ziegelstein wirkt? Bestimmen Sie die Beschleunigung a relativ
zum Karren; reicht eine Kraft von F = 20 N?
[3 Punkte]
Abgabe: 28.11.2008
Bitte die Lösungen zusammenheften und mit Namen, Matrikel und
Seminargruppe versehen.
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