1. Übungsblatt

Einführung in die Physik I für Studierende im Nebenfach (Biologie, Chemie u.a.) und L3
WS07/08
Prof. Dr. W. Aßmus
1. Übungsblatt
1.1. Physikalische Größen und Einheiten
In den folgenden Gleichungen ist der Abstand x in Metern, die Zeit t in Sekunden und die Geschwindigkeit v
in Metern pro Sekunde gegeben. Bestimmen Sie jeweils die SI-Einheiten der beiden Konstanten C1 und C2:
x = C1 + C2 t
(a)
(b)
(c)
1.2.
x = ½ C1 t
v2 = 2 C1 x
2
(d)
x = C1 cos(C2t)
(e)
v = C1 exp(-C2t)
Sprungturm
Sie haben sich im Freibad auf den 10m-Turm (h(t=0) = h0 = 10m) getraut und wagen einen Fußsprung (freier
Fall).
(a) Ermitteln Sie einen arithmetischen Ausdruck für Ihre Höhe über dem Wasser in Abhängigkeit von der
Zeit h(t). Nach welcher Zeit t tauchen Ihre Füße in das Wasser ein?
(b) Ermitteln Sie einen arithmetischen Ausdruck für v(t). Wie groß ist Ihre Maximalgeschwindigkeit vmax?
(c) Wie groß ist Ihre Durchschnittsgeschwindigkeit <v>?
(d) Ermitteln Sie einen arithmetischen Ausdruck für v(h). Mit welcher Momentangeschwindigkeit passieren
Sie das 5m-Brett?
(e) Skizzieren Sie die drei Diagramme h(t), v(t) und v(h)!
Hinweise: Die Luftreibung sei vernachlässigbar; es ist g = 9,81ms-2.
1.3
Geschwindigkeit und Beschleunigung
Die höchste Beschleunigung, die ein Mensch für eine längere Zeit ertragen kann, ohne gesundheitliche
Schäden zu nehmen, beträgt etwa a = 100 ms-2. Die Mondfahrer kehrten mit ihrem Raumschiff zur Erde
zurück, ihre Geschwindigkeit betrug bei Annäherung an die Erde v0 =11000 ms-1.
Es soll zur Abschätzung von Bremsweg und Bremszeit angenommen werden, dass es sich um eine
gleichmäßig beschleunigte Bewegung handelt.
(a)
Welche Länge muß der Bremsweg besitzen?
(b) Wie lange dauert die Abbremszeit?
1.4.
Wurf
(a) Sie wollen einen Ball 15 m hoch werfen. Mit welcher Geschwindigkeit müssen Sie ihn werfen?
(b) Mit der gleichen Geschwindigkeit werfen Sie den Ball aus 15 m Höhe waagerecht weg. Wie weit fliegt
der Ball?
(c) Sie werfen den Ball unter 50° schräg nach oben, mit der Wurfgeschwindigkeit aus (a). Wie weit fliegt
er?
Hinweise: Die Luftreibung sei vernachlässigbar; es ist g = 9,81 ms-2
http://www.pi.physik.uni-frankfurt.de/veranstaltungen/UebungEinfPhysikNF/index.html