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Aufgaben zu Dienstag 09. 02. 2010
Aufgaben aus dem Physikbuch: Seite 43 Aufgaben 2 und 6
Aufgabe 1 : Fahrbahnversuch
Auf der Lufkissenfahrbahn wird ein Schlitten (mS = 0,3 kg) durch ein am Faden hängendes
Gewichtstück (mG = 20 g) beschleunigt.
a)
Berechne die beschleunigende Kraft und die resultierende Beschleunigung!
b)
Berechne die Geschwindigkeit des Schlittens, wenn sich das Gewichtstück um 80cm abgesenkt
hat!
c)
Berechne die kinetische Energie des Systems in diesem Moment!
d)
Berechne die Arbeit, die man verrichten muss, um das Gewichtstück wieder 80cm anzuheben!
Aufgabe 2 : PKW-Bremsung
Bei einer Vollbremsung aus v = 50 km/h kommt ein PKW nach einer Bremsstrecke von 13m zum
Stehen.
a)
Berechne die wirkende Bremskraft! (Masse des PKW: m = 1200 kg)
Bei v = 50 km/h rollt der PKW auf ebener Strecke ohne Antrieb noch 450m bis er durch die
Reibungskräfte zum Stillstand kommt.
b)
c)
d)
e)
Welche verschiedenen Reibungskräfte wirken in diesem Fall?
Berechne die in diesem Fall insgesamt wirkende Reibungskraft!
Berechne die kinetische Energie des PKW bei v = 50 km/h !
Berechne die verrichtete Reibungsarbeit im Fall der Vollbremsung (Teil a) und im Fall des
Ausrollens (Teil c)!
Aufgabe 3 : Hammer und Nagel
Um einen Nagel in einen Holzklotz zu treiben, ist eine Reibungskraft von F = 500N zu überwinden.
(Gewichtskraft einer Person von ca. 50kg)
Beim Einschlagen mit einem Hammer dringt der Nagel bei jedem Schlag 2cm tiefer ins Holz.
a)
Berechne die bei einem Schlag auf den Nagel verrichtete Reibungsarbeit!
b)
Berechne die Geschwindigkeit, die der Hammer besitzen muss, damit er die notwendige
kinetische Energie hat! (Masse des Hammers: m = 400g)
c)
Aus welcher Höhe müsste man den Hammer fallen lassen, damit er mit derselben
Geschwindigkeit auf den Nagel trifft und ihn so um 2cm einschlägt?
Aufgabe 4 : Alternative Energien
Der jährliche Weltenergiebedarf liegt in der Größenordnung 4 @ 1020 J.
Berechne das Potenzial verschiedener alternativer Energiequellen und vergleiche!
a)
Windkraftwerke nutzen die kinetische Energie der Luft aus. Berechne die kinetische Energie
eines „Luftpakets“, das sich während einer Stunde mit v = 50km/h durch den Rotor bewegt.
(Rotordurchmesser 60m)
b)
Wie groß ist die kinetische Energie des Mondes aufgrund seiner Kreisbewegung um die Erde?
c)
Welche Wärmeenergie könnte man gewinnen, wenn man das Erdinnere um nur 1 Grad
abkühlen würde?
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