Aufgaben und Lösungen als Worddokument - lehrer.uni

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AB
ÜfdKammL
Physik
1. Eine Kugel mit der Masse m = 80 g wird in 7 m Höhe mit der Anfangsgeschwindigkeit v 0
abgeschossen.
a) Die Kugel wird mit v 0 = 7
m
s
senkrecht nach oben abgeschossen.
Berechne die Höhe im höchsten Punkt!
Mit welcher Geschwindigkeit trifft die Kugel auf dem Boden auf?
b) Man schießt die Kugel mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei a) senkrecht nach unten ab.
Wie groß ist die Geschwindigkeit beim Aufprall auf dem Boden?
c) Man schießt die Kugel mit v 0 = 8
m
s
senkrecht nach oben ab.
In welcher Höhe über dem Boden beträgt die Geschwindigkeit der Kugel v = 9
m
?
s
Wie schnell ist die Kugel in 9,5 m Höhe über dem Boden?
2.
a) Zwei Körper stoßen elastisch zusammen.
Berechne jeweils den Impuls der einzelnen Körper und die Energie der einzelnen Körper nach
dem Stoß für m 1 = 4 kg, m 2 = 24 kg, v 1 = 9
m
s
und v 2 = 1,5
m
,
s
(a1) wenn sich die Körper aufeinander zu bewegen
(a2) wenn die Geschwindigkeiten gleich gerichtet sind!
b) Zwei Körper stoßen plastisch zusammen. Berechne die Geschwindigkeit nach dem Stoß für
m 1 = 4 kg, m 2 = 24 kg, v 1 = 9
m
s
und v 2 = 1,5
m
,
s
(b1) wenn sich die Körper aufeinander zu bewegen
(b2) wenn die Geschwindigkeiten gleich gerichtet sind!
c) Bei einem plastischen Stoß kann es vorkommen, dass die gesamte Bewegungsenergie in Wärme
umgewandelt wird. Begründe, dass dann
v1
m
  2 gilt!
v2
m1
3. Zwei Autos mit den Massen m 1 = 900 kg und m 2 = 1200 kg und den Geschwindigkeiten
v 1 = 20
m
s
und v 2 = 12
m
s
stoßen zusammen.
Berechne für jedes Auto die Geschwindigkeitsänderung, wenn
( I) die Autos frontal zusammenstoßen
(II) das schnellere Auto von hinten auf das langsamere Auto auffährt?
Gehe in beiden Fällen von einem plastischen Stoß aus!
Wieviel Prozent an mechanischer Energie gehen beim Zusammenstoß verloren?
4. Eine lange Feder mit der Federhärte D = 80
N
kann vertikal durch Druck
m
belastet werden.
a) Man hält eine Kugel mit der Masse m = 0,4 kg an das obere Ende der Feder.
Dann lässt man die Kugel fallen.
Wo kommt die Kugel für einen Moment zur Ruhe?
Wie groß ist dort die in der Feder gespeicherte Energie?
Berechne, wo die Kugel die größte Geschwindigkeit hat und wie groß diese ist!
b) Man hält die Kugel 10 cm über das obere Ende der Feder und lässt sie fallen.
Wo kommt die Kugel für einen Moment zur Ruhe?
AB
ÜfdKammL
Physik
5.
Erläutere, wie man mit einem ballistischen Pendel die Geschwindigkeit eines Geschosses bestim men kann! Welche Messungen muss man machen? Wie berechnet man dann mit den Messwerten
die Geschwindigkeit des Geschosses?
mL.
1. a) h = 9,45m;
v = 13,7
m
;
s
m
kg ;
s
m
s
b) v = 13,7
m
s
m
;
s
m
kg ;
s
c) h1 = 6,15m; v2 = 3,7
2. a1) p1n = - 36 kg
p2n = 36 kg
W1n = 162 J; W2n = 27 J
a2) p1n = - 15,4
p2n = 87,4
W1n = 29,8 J; W2n = 159,8 J
m
s
m
= 0 , m1v1
s
b1) u = 0
c) u
m
s
m
kg ,
s
b2) u = 2,6
+ m2v2 = 0
m
m
; v1 = 18,3 ;
s
s
m
m
= 15,4 ; v1 = 4,6 ;
s
s
3. (I) u = 1,7
(II) u
4. a) 0,1 m tiefer;
m
s
W = 0,4 J;
also m1v1 = - m2v2; daraus folgt die Behauptung
m
;
s
m
v2 = 3,4 ;
s
v2 = 10,3
98,8%
6,2%
0,05 m über der tiefsten Stelle; v = 0,7
m
s
b) Die Feder wird 0,16 m gedehnt.
5. Man misst die Masse m1 des Geschosses und die Masse m2 des Pendelkörpers. Dann schießt man
das Geschoss waagerecht auf den Pendelkörper, so dass es an ihm hängen bleibt.
Man misst dann die Höhe h über der Ruhelage, die das Pendel im Umkehrpunkt hat.
Mit dem Energieerhaltungssatz (m1 + m2)gh =
1
(m1 + m2)u2 berechnet man die
2
Geschwindigkeit u des Pendels in der Ruhelage.
Mit dem Impulserhaltungssatz m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)u berechnet man v1, da v2 = 0
ist.
m
s
bekannt
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