Blatt 3

Übungen zur Physik für Nicht-Physikerinnen
und Nicht-Physiker (SoSe 14)
Prof. W. Meyer
Übungsgruppenleiter: A. Berlin & J. Herick (NB 2/28)
Blatt 3
Abgabe: 15.05.2014
Punkte: 12
Vernachlässigen Sie Reibungseffekte und benutzen Sie für g = 10 m/ s2 .
Aufgabe 8: Arbeit ist das halbe Leben (5 Punkte)
Sie sollen einen zylindrischen Container mit einer Höhe von 2 m und einem Durchmesser von 3 m
randvoll mit Erde füllen und benutzen dazu eine 60 l–Schubkarre, die Sie eine lange Planke hinauf
schieben. Diese Planke setzt, wie auf dem Bild gezeigt, im Abstand von 4 m vor dem Container auf
den Boden auf.
a) Wie oft müssen Sie die Schubkarre hinaufschieben, bis
der Container voll ist?
b) Wie viel Arbeit haben Sie geleistet, nachdem Sie den
Container gefüllt haben? (60 l Erde =
b 90 kg)
c) Sie benötigen für eine Fahrt 15 s. Wie hoch war Ihre
durchschnittliche Leistung?
4m
d) Wie groß ist die Kraft, die Sie beim Hinauffahren - entlang der Planke - mindestens aufbringen müssen?
Vernachlässigen Sie dabei das Gewicht der Schubkarre.
Aufgabe 9: War es das Vergnügen wert? (2 Punkte)
Sie verzehren in kurzer Zeit eine ganze Tafel Schokolade (100 g) und auf der Verpackung sind die
nebenstehenden Nährwerte angegeben.
Nun bekommen Sie ein schlechtes Gewissen und
möchten die Schokolade wieder ’abtrainieren’.
Auf einem Fitnessbike (Ergometer) erreichen Sie dabei eine Durchschnittsleistung von 120 W.
Eine Portion 30g Schokolade enthält
Kalorien
Zucker
Fett
159 kcal
17 g
9g
ges. Fettsäuren Natrium
4g
< 0,01 g
8%
19%
13%
20%
< 1%
% des Richtwertes für die Tageszufur, basierend
auf einer Ernährung von täglich 2.000 kcal.
Wie lange müssen Sie mit dieser Leistung auf dem Fitnessbike fahren, um das Energieäquivalent (Brennwert) der 100 g-Schokolade abzutrainieren?
Berücksichtigen Sie dabei, dass der Körper bereits eine Grundumsatzleistung von etwa 75 W hat.
Tipp: Lesen Sie sorgfältig die Nährwerttabelle durch und überlegen Sie sich, welche Angabe für die
Aufgabe relevant ist. Recherchieren Sie gegebenenfalls die Umrechnung der Einheiten.
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Ergänzung zum Vorlesungsinhalt
In der Vorlesung kamen zwei Stoßarten vor; elastisch und inelastisch. Bei dem elastischen Stoß haben
wir gesehen, dass sowohl der Impuls als auch die Energie bezüglich der Bewegung (also die kinetische
Energie) erhalten bleibt.
Bei einem inelastischen Stoß ist das etwas anders. Auch hier gilt zwar die Impulserhaltung, jedoch ist
die kinetische Energie hierbei keine Erhaltungsgröße.
Das heißt nicht, dass der inelastische Stoß den Energieerhaltungssatz prinzipiell verletzt, sondern dass
lediglich die Energie bezogen auf die Bewegung nicht erhalten bleibt.
Diesen Umstand behandelt die folgende Aufgabe. Beachtet dazu auch die Informationen in der
Ergänzung zum Impuls auf unserer Homepage.
Aufgabe 10: Verkehrsunfall (5 Punkte)
Bei einem Überholvorgang kollidiert ein PKW (1100 kg, 135 km/h) mit einem entgegenkommenden
LKW (18 t, 90 km/h).
a) Welche gemeinsame Geschwindigkeit haben die beiden Fahrzeuge unmittelbar nach dem Unfall,
wenn man von einem vollkommenen inelastischen, zentralen Stoß ausgeht?
b) Berechnen Sie die kinetische Energie der Fahrzeuge vor und nach dem Unfall und interpretieren
Sie kurz Ihre Ergebnisse.
c) Wie groß ist die Beschleunigung, die während einer Kollisionszeit von ∆t = 80 ms auf einem im
PKW sitzenden Menschen wirkt?
Tipp: Achtet hierbei auf die Vorzeichen der Geschwindigkeiten.
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