Aufgaben

Aufgaben Physik
Kinematik 1
1. Skizzieren Sie zu den folgenden Beschreibungen das Geschwindigkeits-Zeit (v-t)
Diagramm. (a) Ein Velofahrer fährt gleichmässig in die negative Richtung. (b)
Eine Sprinterin läuft an, wird kurze Zeit schneller und läuft dann eine Weile mit
konstanter Schnelligkeit. (c) Ein Auto bremst gleichförmig ab, bis es noch halb so
schnell ist. (d) Die Geschwindigkeit eines Körpers nimmt zu, und die Beschleunigung nimmt auch zu. (e) Die Geschwindigkeit eines Körpers nimmt zu, die Beschleunigung nimmt dabei ab.
2. Beschreiben Sie die Bewegungen, für die das v-t Diagramm gezeigt ist.
3. (a) Skizzieren Sie das v-t Diagramm für einen senkrechten Wurf, wobei Sie die
Raumrichtung nach unten positiv nehmen. (b) Bestimmen Sie auch das a-t Diagramm. (c) Wie gross ist die Beschleunigung im obersten Punkt?
4. Ein Körper erreicht eine Geschwingigkeit von 0 m/s. Ist seine Beschleunigung
Null? Kann sie grösser oder kleiner als Null sein?
5. Die Geschwindigkeit eines Punktes nimmt zu. Kann die Position trotzdem abnehmen?
6. Die Beschleunigung eines Körpers nimmt ab. Skizzieren Sie die Geschwindigkeit
als Funktion der Zeit.
7. Beweisen Sie auf graphischem Weg, dass für eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit folgendes gilt:
a  0 , v t   v o , x t   v o t  xo
8. Benutzen Sie das v-t Diagramm, um die Gleichungen für Bewegung mit konstanter Beschleunigung herzuleiten:
a  ao , v t   aot  v o , x t  
1 2
a t  v ot  xo
2 o
9. Betrachten Sie einen Klotz, der an einer Feder hängt und auf und ab schwingt.
Nehmen Sie t = 0 in dem Moment, wo der Klotz am obersten Punkt ist. (a) Skizzieren Sie das Positions-Zeit Diagramm (neh-men Sie die Richtung nach unten
positiv). (b) Bestimmen Sie qualitativ das v-t Diagramm. (c) Wo ist der Klotz,
wenn die Beschleunigung Null ist? Wenn sie den maximalen Wert hat? Wenn sie
den minimalen Wert hat?
10. Betrachten Sie einen Fallschirmspringer, der aus einem Flugzeug springt und lange ohne Fallschirm fällt. Dann wird der Schirm geöffnet, und etwas später prallt
die Person auf den Boden. Nehmen Sie die Richtung nach unten positiv. (a) Skizzieren Sie das v-t Diagramm. (b) Skizzieren Sie das a-t Diagramm. (c) Kehren Sie
die positive Raumrichtung um und wiederholen Sie die Aufgabe.
11. Ein Klotz fährt auf eine Mauer mit einer Feder zu und prallt von der Feder ab. Die
Feder wird in 1.0 s um 2.0 m zusammengedrückt. (a) Skizzieren Sie das v-t Diagramm. (b) Schätzen Sie die Anfangsgeschwindigkeit des Klotzes. (c) Schätzen
Sie den maximalen Wert der Beschleunigung.
12. Ein Geranientopf fällt aus dem Fenster einer Wohnung hoch in einem Gebäude.
Unten bei den Meiers sieht man den Topf in 0.10 s am 1.5 m hohen Fenster vorbeisausen. Aus welchem Stockwerk kam der Topf?
13. Zwei Autos fahren mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s im Abstand von 28 m
hintereinander her. Plötzlich beschleunigt der hintere Wagen mit 2.0 m/s^2.
Genau 4.0 s später merkt der vordere davon. (a) Wie sieht das v-t Diagramm für
die beiden Autos aus? (b) Wie stark muss der vordere Wagen nun mindestens
beschleunigen, damit die beiden nicht aufeinanderprallen? (c) Wie lange muss die
Beschleunigungsphase des vorderen Autos mindestens dauern? (d) Warum ändert
sich an der Lösung des Problems nichts, wenn die Anfangsgeschwindigkeit der
beiden Autos z.B. 20 m/s beträgt?
Lösungen
3. (c) 9.81 m/s^2. 4. Beschleunigung kann beliebig sein. 5. Ja, wenn die Gechwindigkeit negativ ist. 9. (c) a = 0: Klotz in der Mitte, a = max: Klotz zuunterst, a = min:
Klotz zuoberst. 11. (b) 4 m/s, (c) 4 m/s^2. 12. 10.5 m über dem Fenster der Meiers.
13. (b) 4.67 m/s^2, (c.) 3 s, (d) Konstruktion zeigt, dass eine höhere Anfangsgeschwindigkeit alle Geschwindigkeiten gleichermassen nach oben verschiebt, also keinen Einfluss auf das Resultat hat.