14 Mechanik III - FOS BOS Weiden

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Übungsaufgaben Physik FOS/BOS 12 Technik
Mechanik III
1.0 Ein Stein wird auf einem waagrechten Kreis (r=1,5m), der sich um h=2,0m über dem
Erdboden befindet, immer schneller herumgeschleudert, bis die Schnur reißt.
Bis der Stein auf den Boden aufschlägt, fliegt er in waagrechter Richtung noch 4,7m weit.
1.1 Berechnen Sie die Geschwindigkeit v, bei der der Faden reißt! (v=7,3m/s)
1.2 Berechnen Sie die Umlaufdauer T des Steins! (T=1,3s)
1.3 Berechnen Sie die Reißfestigkeit der Schnur, wenn der Stein die Masse m=3,4kg hat!
(F=121N)
1.4 Berechnen Sie den Winkel α in Winkelgraden, den die Schnur unmittelbar vor dem Reißen
in einer Sekunde überstreicht! (α=277°)
2.0 Bei der Sportart Hammerwerfen wird eine Kugel der Masse m=7,257kg durch herumschleudern auf die Geschwindigkeit v gebracht und dann losgelassen.
2.1 Berechnen Sie die Kraft FZ, mit der der Sportler die Kugel kurz vor dem Abwurf halten
muss, wenn der Bahnradius r=1,82m beträgt und die Kugel zweimal in der Sekunde
herumgeschleudert wird! (FZ=2,09⋅103 N)
2.2 Berechnen Sie die Geschwindigkeit v der Kugel beim Abwurf! (v=22,9m/s)
2.3 Berechnen Sie die kinetische Energie Ekin der Kugel beim Abwurf! (Ekin=1,9⋅103J)
2.4 Berechnen Sie die Höhe h, die die Kugel mit der kinetischen Energie von 2.3 bei
senkrechtem Wurf nach oben erreichen würde! (h=26,7m)
3.0 Bei einem Kettenkarussell befinden sich
die Aufhängehaken für die Ketten in einem
horizontalen Abstand von s=3,0m von der
Rotationsachse. Die Länge jeder Kette bis zum
Schwerpunkt des Fahrgastes beträgt l=5,5m. Bei
der Kreisbewegung des Karussells sind die Ketten
um α=25° aus der Vertikalen ausgelenkt.
Ein Fahrgast besitzt die Masse m=80kg.
3.1 Tragen Sie in eine geeignete Skizze die auf den Fahrgast wirkenden Kräfte ein und
entwickeln Sie daraus die zentripetal wirkende Kraft FZ!
3.2 Berechnen Sie den Betrag der Zentripetalkraft FZ! (FZ=366N)
3.3 Berechnen Sie die Bahngeschwindigkeit v der Fahrgäste! (v=4,9m/s)
3.4 Berechnen Sie die Gesamtenergie, die ein Fahrgast im Vergleich zum Ruhezustand besitzt!
(WGes=1,4⋅103J)
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