Blatt 4

Rechenübungen PHYSIK I WS 2014/15
Blatt 4: 31.10.2014
19. Zwei Massen starten gleichzeitig am
A
höchsten Punkt A zweier schiefen Ebenen.
Masse 1 rutscht über Ebene 1 (Winkel  zur
Horizontalen) bis zum Punkt C. Körper 2
rutscht über Ebene 2 (Winkel ) bis zum
h
Punkt B und dann horizontal weiter bis zum


Punkt C. a) Welche Geschwindigkeit haben
B
die beiden Massen am Punkt C? b) Nach
welcher Zeit erreichen die Massen jeweils
Punkt C. Die Reibungskräfte seien zu vernachlässigen und h=1m, =20°, =40°.
C
20. Zwei Kinder bitten ihren Vater mit dem Schlitten
über die Ebene gezogen zu werden. Der Vater
zieht an einem Seil, das einen Winkel von 40° zur
Horizontalen bildet. Die Kinder haben zusammen
eine Masse von 45 kg, der Schlitten wiegt 5 kg. Der
Reibungskoeffizient für Haftreibung beträgt 0.2,
jener für Gleitreibung beträgt 0.15. Wie groß sind die Reibungskraft, die der Boden auf
den Schlitten ausübt, und die Beschleunigung der Kinder, wenn die Zugkraft im Seil a)
100 N und b) 140 N beträgt?
21. Ein 800 kg schwerer Wagen rolle eine lange, um 6° geneigte Straße hinunter. Der
Luftwiderstand bei der Bewegung des Wagens sei FR  a  bv 2 , mit a = 100 N und b =
1.2 Ns2m-2. Welche stationäre Endgeschwindigkeit erreicht der Wagen? (Rollreibung
vernachlässigt).
22. Ein Vater hält sein Kind an den Armen fest und wirbelt es auf einem horizontalen Kreis
mit einem Radius von 0.75 m herum (Annahme: die gesamte Masse des Kindes sei in
einem Punkt in diesem Abstand vereint). Das Kind hat eine Masse von 25 kg und eine
Umdrehung dauert 1.5 s. Ermitteln Sie den Betrag und die Richtung der Kraft, die der
Mann auf das Kind ausübt.
23. Eine Membran vollführe in vertikaler Richtung eine Sinusschwingung mit einer
Amplitude von 1 mm. Auf der Membran liege eine Masse die dieser Schwingung folgt.
Ab welcher Frequenz kann die Masse der Membran nicht mehr folgen und hebt ab?
24. Ein reibungsfreies Federpendel mit einer Periodendauer von 6 s werde bei einer
Anfangsauslenkung von 0.1 m mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 0.1 m/s
angestoßen. Bestimmen Sie die Auslenkung, die Geschwindigkeit und die
Beschleunigung des Pendels nach einer Sekunde. Skizzieren Sie x(t), v(t) und a(t) und
zeichnen Sie die jeweiligen Werte für t = 0 s und t = 1 s näherungsweise ein.
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