Übungen zur Physik I WS 2010/11

DP Stefan Krause
Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Professur Optische Spektroskopie
und Molekülphysik
Übungen zur Physik I
WS 2010/11
Übung 4
- Kräfte 1.
Zwei Menschen ziehen an einem störrischen Esel, um diesen vorwärts zu bewegen. Dabei
zieht der eine mit einer Kraft von 120 N in einem Winkel von 30° und der andere auf der
anderen Seite mit 80 N unter einem Winkel von -15° zur Vorwärtsrichtung. Welcher
Gesamtkraft entspricht dies?
2.
Der Haftreibungskoeffizient zwischen Ladefläche eines LKW und einer darauf geladenen
Kiste beträgt µ = 0.3. Der LKW fährt mit 80 km/h auf einer horizontalen Straße. Welchen
Bremsweg muss der Fahrer mindestens einplanen, damit die Kiste nicht ins Rutschen
kommt?
3.
Ein Körper der Masse m = 1 kg bewegt sich bis zum Zeitpunkt t0 = 0 kräftefrei mit der
Geschwindigkeit v0 = 2 m/s. Von der Zeit t0 bis zur Zeit t1 = 0.01 s wirkt entgegen der
Bewegungsrichtung eine Kraft F = (F0 + b · t) mit F0 = 400 N und b = -5 · 10-4 N/s. Wie
groß ist die Geschwindigkeit v1 = v(t1)?
4.
An einem im Winkel α = 20° ansteigenden Hang rollt ein beladener Wagen der Masse
m1 = 2800 kg nach unten und zieht einen leeren Wagen der Masse m2 = 800 kg nach oben (s.
Abb. 1). Welche Geschwindigkeit erreichen die Wagen, die ungebremst eine Strecke
s = 90 m zurücklegen?
5.
Eine Kugel mit der Masse 1.8 g, die mit 500 m/s fliegt, trifft einen großen, fest stehenden
Holzblock und bohrt sich 6 cm weit in diesen hinein. Berechnen Sie unter der Annahme,
dass die Verzögerung, die die Kugel erfährt, konstant ist, welche Kraft das Holz auf die
Kugel ausübt.
6.
Ein Bild ist an zwei gleich langen Drähten aufgehängt. Jeder Draht bildet mit der
Horizontalen einen Winkel Θ (s. Abb. 2)
a) Ermitteln Sie eine allgemeine Gleichung für den Betrag der Zugkraft |Fs| in Abhängigkeit
von Θ und der Masse m des Bildes.
b) Bei welchem Winkel Θ ist |Fs| am kleinsten?
c) Wie groß ist die Zugkraft bei m = 2 kg und Θ = 30°?
Abb. 1:
Abb. 2: