3. Übungsblatt zur Vorlesung Physik für Pharmazeuten 9 Schiefe

3. Übungsblatt zur Vorlesung Physik für Pharmazeuten
Vorlesung:
Besprechung:
9
Vorlesung am 7. November 2016
In den Übungsgruppen ab 14. November 2016
Schiefe Ebene
Ein Zylinder mit der Masse
Neigungswinkel
α
m = 4 kg
bendet sich reibungsfrei auf einer schiefen Ebene (siehe Abbildung). Der
◦
der schiefen Ebene betrage 30 .
a)
Zeichnen sie alle auf den Zylinder wirkenden Kräfte in ein Diagramm ein.
b)
Berechnen sie die Normalkraft
Fn ,
die Hangabtriebskraft
FH
und die Gewichtskraft
Fg
die auf den Zylinder
wirkt. Welche Kraft müssen sie überwinden wenn sie den Zylinder reibungsfrei die schiefe Ebene hinauf rollen
wollen?
c)
Welcher Zusammenhang zwischen der Normalkraft
schiefen Ebene 0
10
◦
Fn
und der Gewichtskraft
Fg
gilt, wenn der Winkel
α
der
ist?
Kraft und Beschleunigung
Eine Masse
M = 3 kg
sei reibungslos auf einem Tisch beweglich. Zum Beginn des Experiments sei diese in Ruhe
und auf dem Tisch verankert. An ihr sei ein masseloses Seil befestigt, das über eine masselose Umlenkrolle mit
einer Masse
g=
a)
m = 200 g
verbunden sei. Die Masse
m
hänge in der Luft und auf sie wirke die Erdbeschleunigung
9, 81 sm2 . Reibung ist in der gesamten Aufgabe zu vernachlässigen.
Mit welcher Beschleunigung setzt sich Masse
M
in Bewegung, wenn die Verankerung gelöst wird? (Hinweis:
Durch das Steil handelt es sich hierbei um ein gekoppeltes System aus den Massen M und m!)
b)
Berechnen Sie die kinetische Energie des Systems, wenn
M
eine Strecke von
x=1m
zurückgelegt hat!
11
Zentraler Elastischer Stoÿ
Zwei Massenpunkte bewegen sich reibungslos auf einer Tischplatte. Ein Massenpunkt der Masse
bewege sich mit konstanter Geschwindigkeit
v1 = 1, 5
m
s auf einen ruhenden Massenpunkt
(v2 = 0
m1 = 0, 3 kg
m
s ) der Masse
m2 = 1, 0 kg .
a)
Berechnen Sie mit Hilfe des Energie- und des Impulserhaltungssatzes die Geschwindigkeiten
v10
und
v20
der Mas-
senpunkte nach dem Stoÿ! In welche Richtung bewegen sich die Massenpunkte nach dem Stoÿ?
b)
Was passiert, wenn beide Massen identisch sind? Begründen Sie (schriftlich oder per Rechnung)!
12
Inelastischer Stoÿ
Ein Läufer der Masse
m = 65 kg
laufe mit einer Geschwindigkeit von
dieser Geschwindigkeit auf ein im Wasser stehendes Boot der Masse
v0 = 5
m
s auf einem Steg. Er springe mit
M = 30 kg
und komme auf dem Boot zum
stehen. Die Reibung in Luft und Wasser ist in dieser Aufgabe zu vernachlässigen.
a)
Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das System aus Boot und Läufer, nachdem der Läufer auf das Boot
gesprungen ist?
b)
Um welchen Betrag hat sich die kinetische Energie des Systems verändert? Was ist mit der fehlenden Energie
geschehen?
c)
Mit welcher Geschwindigkeit
v0
muss der Läufer auf das Boot springen, damit das System aus Boot und Läufer
nach dem Aufspringen eine kinetische Energie von
E = 500 J
besitzt?