Übungsaufgaben: Kinematik

Übungsaufgaben: Kinematik
1. Aufgabe
Ein Auto durchfährt eine 4,3km lange Strecke mit gleichförmiger Geschwindigkeit in drei Minuten und 55
Sekunden. Welche Fahrtgeschwindigkeit in m/s hat es?
2. Aufgabe
Ein PKW fährt in Ulm (300km) um 000Uhr los und ist in Fulda (0km) um 245Uhr. Zur gleichen Zeit startet
ein LKW in Fulda (0km) und fährt mit 80km/h in Richtung Ulm (300km).
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des PKWs.
b) Wann kommt der LKW in Ulm an?
c) Zeichnen Sie das Weg-Zeit-Diagramm maßstäblich für beide Bewegungsabläufe.
d) Ermitteln Sie den Ort und den Zeitpunkt der Begegnung.
3. Aufgabe
Durch Messung werden die Bewegungsabläufe zweier Körper erfasst. Die Daten sind in den Tabellen I
und II dargestellt.
Tabelle I (Körper I):
Zeit
t in s :
0
2
4
6
8
10
Weg
sI in m :
20
16
12
8
4
0
Tabelle II (Körper II):
Zeit
t in s :
0
2
4
6
8
10
Weg
sII in m :
0
4,5
9
13,5
18
22,5
a) Stellen Sie beide Bewegungsabläufe in einem Weg-Zeit-Diagramm ordentlich, maßstäblich dar.
b) Bestimmen Sie die Geschwindigkeiten v1 und v2 der beiden Körper.
c) Ermitteln sie aus dem s-t-Diagramm den Zeitpunkt und Ort der Begegnung und markieren Sie die
gefundenen Werte im Diagramm.
d) Skizzieren Sie das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm für beide Körper.
4. Aufgabe
Ein Motorradfahrer will in t = 10s auf die Geschwindigkeit v = 36km/h = 10m/s kommen.
a) Welche Beschleunigung a muss er erreichen.
b) Welchen Weg hat er in dieser Zeit zurückgelegt?
c) Welchen Weg und welche Zeit benötigt er, um die doppelte Geschwindigkeit bei gleicher Beschleunigung zu erreichen?
5. Aufgabe
Ein PKW fährt mit konstanter Geschwindigkeit vp = 20m/s zum Zeitpunkt t = 0 an der Stelle s = 0 vorbei.
In diesem Augenblick startet an dieser Stelle ein Motorrad mit der Beschleunigung a = 3,5m/s².
a) Berechnen Sie die zurückgelegte Strecke des PKWs und des Motorrads für folgende Zeiten:
t in s:
sPKW in m:
sMotorrad in m:
2,5
5,0
7,5
10
12,5
b) Erstellen Sie das maßstäbliche Weg-Zeit-Diagramm für beide Fahrzeuge (in einer Graphik).
c) Skizzieren Sie die beiden Bewegungsabläufe im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm und
d) bestimmen Sie den Ort und den Zeitpunkt des Überholvorganges. Markieren Sie den Überholvorgang
in beiden Diagrammen.
6. Aufgabe
Eine Straßenbahn beschleunigt aus dem Stand 20 Sekunden, fährt dann 30 Sekunden mit konstanter
Geschwindigkeit, um dann innerhalb von 10 Sekunden wieder auf Null abzubremsen.
Stellen Sie in drei Skizzen (s-t-, v-t- und a-t-Diagramm) diesen Bewegungsablauf graphisch dar.
7. Aufgabe
Der Durchmesser der Erde beträgt 12600km. Mit welcher Umfangsgeschwindigkeit bewegt sich ein Afrikaner am Äquator? Wie groß ist die Geschwindigkeit in Fulda (50. Breitengrad)?
8. Aufgabe
Die Erde bewegt sich um die Sonne auf einer (nahezu) Kreisbahn mit dem Radius r = 1,5 * 108km. Berechnen Sie die Geschwindigkeit, mit der sich die Erde um die Sonne bewegt.
9. Aufgabe
Eine Laborzentrifuge wird mit 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben.
a) Bestimmen Sie die Umlaufzeit (Periode).
b) Berechnen Sie die Umlaufgeschwindigkeit am unteren Ende der Reagenzgläser (Abstand r = 20cm).
c) Wie groß ist die maximale Radialbeschleunigung auf die Probe?
10. Aufgabe
Wird eine Infusionsflasche mit 0,5 Liter konzentrierter Salzlösung gefüllt, wird die Flasche um 590g
schwerer. Welche Dichte hat die Salzlösung? (1,18g/cm³)
11. Aufgabe
Die Erdbeschleunigung beträgt 9,81m/s². Ein 5kg-Gewicht hängt an einem Seil. Welche Kraft wirkt in
dem Seil? (49N)
12. Aufgabe
Sie ziehen mit der konstanten Kraft von 1000N an einem 900kg schweren Auto eine ebene Strecke entlang. Die Reibung kann vernachlässigt werden.
a)
Welche Beschleunigung wirkt auf das Auto?
b)
Nach welcher Zeit haben Sie die Geschwindigkeit von 1m/s = 3,6km/h erreicht?
c)
Welche Arbeit haben Sie dabei verrichtet?
d)
Welche Energie müssen Sie dem Auto zuführen, um es auf die doppelte Geschwindigkeit zu bringen?