Tutorium Physik 1. Kinematik, Dynamik

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Tutorium Physik 1.
Kinematik, Dynamik
WS 15/16 | 1.Semester | BSc. Oec. und BSc. CH
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2. KINEMATIK, DYNAMIK (I)
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2.1 Gleichförmige Bewegung: Aufgabe (*)
a.
b.
Zeichnen Sie ein s-t-Diagramm der gleichförmigen
Bewegung. Zeichnen Sie die Steigung mit ein und
geben Sie an, was diese aussagt.
Zeichnen Sie ein v-t-Diagramm der gleichförmigen
Bewegung. Was sagt die Steigung des Diagramms
aus?
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2.2 Bewegungen: Aufgabe (*)
Bestimmen Sie die Bewegungsart der folgenden
Beispiele und begründen Sie Ihre Meinung
a. Schallwelle
b. Fallender Gegenstand
c. Lichtstrahl
d. Bremsendes Auto
e. Reibungsfreie rollende Kugel
f. Auto mit v = 100 km/h (reibungsfrei)
g. Ball im Weltall
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2.3 Diagrammbestimmung: Aufgabe (*)
Zu welcher Bewegungsart gehören die folgenden
Diagramme
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2.3 Diagrammbestimmung: 1
s in m
s gegen t
t in s
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2.3 Diagrammbestimmung: 2
v in m/s
v gegen t
t in s
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2.3 Diagrammbestimmung: 3
s in m
s gegen t
t in s
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2.4 Freier Fall: Aufgabe (**)
Bestimme die Fallhöhe h, die ein Körper haben müsste, um
beim Aufkommen am Boden eine Endgeschwindigkeit von
ve = 30 m/s zu bekommen.
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2.5 Eisläufer: Aufgabe (***)
Ein Eisläufer mit einer Masse m = 75 kg und einer
Geschwindigkeit v0 = 8 m/s wird durch eine mittlere Kraft
(Wind und Luftreibung) von F = 50 N gebremst.
Berechnen Sie die Bremsstrecke bis zum Stillstand.
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2.6 LKW: Aufgabe (**)
Ein LKW fährt mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von
v = 80 km/h auf der Autobahn. Der LKW-Fahrer merkt nach
t = 2 min, dass er die Ausfahrt verpasst hat.
Wie weit ist der LKW falsch gefahren?
Geben Sie die Lösung in Meter und Kilometer an.
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2.7 Fußgänger: Aufgabe (**)
Ein Fußgänger legt innerhalb von t1 = 5 s eine Strecke von s1
= 7 m zurück. Nach t2 = 30 s hat er eine Strecke s2 = 42 m
zurückgelegt und nach
t3 = 40 s ist der Fußgänger um s3 = 56 m vorangekommen.
a. Zeichnen Sie ein s-t-Diagramm und geben Sie an, um
was für eine Bewegung es sich handelt.
b. Wie hoch ist die Geschwindigkeit des Fußgängers?
 grafische Lösung
 Angabe der Geschwindigkeit in km/h
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2.8 Motorrad: Aufgabe (**)
Ein Motorrad soll innerhalb von t = 6 s gleichmäßig von v1 =
50 km/h auf v2=100 km/h beschleunigt werden.
a. Welche Beschleunigung ist erforderlich?
b. Berechnen Sie den während der Beschleunigungsphase
zurückgelegten Weg.
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2.9 Antriebskraft: Aufgabe (**)
Eine Antriebskraft von F = 500 N wirkt auf ein Fahrzeug,
dessen Masse m = 1.000 kg beträgt.
Berechnen Sie die Zeit, in der das Fahrzeug auf horizontaler
Straße aus dem Stillstand den Weg
s = 100 m zurücklegt (der Fahrwiderstand wird
vernachlässigt.).
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2.10 Melone auf dem Mond: Aufgabe (I) (**)
Eine Gruppe von physikbegeisterten
Lebensmittelwissenschaftlerinnen plant die
Durchführung eines einzigartigen
Vergleichsexperimentes.
Hierfür wird der folgende Versuch einmal auf der
Erde und einmal auf dem Mond mit identischen
Ausgangsmaterialien durchgeführt.
Wie werden sich die unterschiedlichen
Schwerkräfte auswirken?
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2.10 Melone auf dem Mond: Aufgabe (II)
An eine an einem Stativ vertikal befestigte Schraubenfeder
wird eine Wassermelone mit einer Masse m = 5.000 g
angehängt.
Auf der Erde hat die Feder ohne Melone
eine Länge von d = 100 cm, mit Melone eine Länge von d =
130 cm. Berechnen Sie die Federkonstante [N/m]!
Wie hoch wird die Auslenkung d der Feder auf dem Mond
sein? Die Gewichtskraft des Mondes entspricht ungefähr
der Gewichtskraft der Erde.
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2.11 QS Töpfe: Aufgabe (**)
Für die Qualitätssicherung der Produktion von
Kochtöpfen werden stichprobenweise Töpfe vom
Produktionsband entnommen und deren Masse
mit einer Federwaage kontrolliert.
Die Federwaage ist vertikal an einer
entsprechenden Haltevorrichtung befestigt. Einer
der Haltegriffe eines Topfes wird in die
Federwaage eingehakt und die Auslenkung
abgelesen.
(Fortsetzung nächste Seite)
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2.11 QS Töpfe: Aufgabe (Fortsetzung)
Bei ordnungsgemäßer Produktion hat ein Topf eine Masse
von m = 500 g. Die Federkonstante der verwendeten Waage
lautet k = 24,53 N/m
a) Bei einer Stichprobe ergibt sich eine Auslenkung von d =
15 cm. Welcher Masse entspricht das?
b) Bei welcher Auslenkung wird die geforderte Masse
erreicht?
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2.12 Queen Mary: Aufgabe (**)
Die Queen Mary 2 (QM2) soll auf ihrer Fahrt von Hamburg
nach New York die Strecke
s = 6.700 km in 9 Tagen zurücklegen.
Die QM2 hat eine Masse m = 70.000 t und eine max.
Geschwindigkeit von v = 55 km/h.
Vernachlässigen Sie den Beschleunigungs-vorgang und
gehen Sie von einer konstanten Geschwindigkeit aus.
(Fortsetzung nächste Seite)
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2.12 Queen Mary: Aufgabe (Fortsetzung)
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit v der QM2 in m/s.
b) Durch günstige Winde hat die QM2 nach 5 Tagen
bereits eine Strecke von s = 4.500 km zurückgelegt.
Welche Geschwindigkeit v in m/s ist erforderlich, damit
die QM2 ihren Zeitplan einhalten kann?
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2.13 Bewegungsarten: Aufgabe (*)
In der Mechanik werden drei verschiedene Bewegungsarten
unterschieden.
a) Nennen Sie zwei Bewegungsarten.
b) Skizzieren Sie für die beiden Bewegungsarten das v-tDiagramm. Achten Sie auf eine vollständige
Beschriftung der Achsen.
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2.14 Überholvorgang: Aufgabe (***)
Auf der Autobahn fährt ein PKW (lPKW = 4,50 m) mit einer
Geschwindigkeit v = 120 km/h. Vor ihm fährt ein LKW
(lLKW = 12 m) mit einer Geschwindigkeit v = 100 km/h.
Der Fahrer hält jeweils den Sicherheitsabstand von
ssicher = 60 m ein.
a) Welche Strecke muss der PKW mehr als der LKW
zurücklegen? Zeichnen Sie zur Lösung eine Skizze.
b) Wie lange dauert der Überholvorgang in Sekunden?
c) Welchen Weg hat der PKW während des
Überholvorgangs zurückgelegt?
Quelle: http://www.lern-online.net/physik/pdf/uebungsaufgaben-gleichfoermige-bewegungen.pdf
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2.15 Durchschnittliche Geschwindigkeit:
Aufgabe (*)
Ein Auto fährt von A nach B. Beide Orte sind 157 Kilometer
voneinander entfernt. Nach einer Zeit von 2 Stunden und 20
Minuten kommt es an seinem Ziel an.
Ermitteln Sie die durchschnittliche Geschwindigkeit!
Quelle: http://www.lern-online.net/physik/pdf/uebungsaufgaben-gleichfoermige-bewegungen.pdf
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