Physik

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Gewerblich-industrielles
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KON1/PME1/AU1
Physik
Uebungs-/Hausaufgaben
1.
Ein Auto wird vom Stillstand aus mit 2,1 m/s2 beschleunigt und fährt nach
14 s mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter.
a)
Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit des Autos in km/h
b)
Wie lange ist der Beschleunigungsweg ?
Geg.
v0 = 0 m/s
a = 2,1 m/s2
t = 14 s
Ges.
a)
b)
Lösung:
2.
vt
s
vt
= v0 + a * t
= 0 m/s + 2,1 m/s2 * 14 s
= 29,4 m/s = 29.4 m/s * 3,6 = 105,84 km/h
s
= {(v0 + vt) : 2} * t
= {(0 m/s + 29,4 m/s) : 2} * 14 s
= 205,8 m
Der Tisch einer Hobelmaschine wird so beschleunigt, dass er nach 0,6 s eine
Schnittgeschwindigkeit von 20 m/min aufweist.
a) Wie gross ist die Beschleunigung ?
b) Berechnen Sie den Beschleunigungsweg !
Geg.
v0 = 0 m/s
vt = 20 m/min = 0,333 m/s
t=6s
Ges.
a)
b)
Lösung:
a
s
vt = a * t 
a
= vt : t
= 0,333 m/s : 0,6 s = 0,56 m/s2
s
= {(v0 + vt) : 2} * t
= {(0 m/s + 0, 56 m/s) : 2} * 0,6 s
= 0,01 m
Kap. 3.2: Beschleunigte / verzögerte Bewegung
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3.
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Auf einem Strassenstück von 95 m Länge wird ein Motorrad beschleunigt. Die
Beschleunigungszeit wird mit 12 s bestimmt.
a) Berechnen Sie die Beschleunigung !
b) Welche Geschwindigkeit hat das Fahrzeug am Schluss der Beschleunigung ?
Geg.: s = 95 m
t = 12 s
Ges.
a) a
b) vt
Lösung:
b)
4
s
= {(v0 + vt) : 2} * t =
95 m = {(0 + vt):2} * 12 s
95 m = 0,5 * vt * 12s
vt = 95 : 6 = 15,83 m/s
a)
vt = a * t 
= vt : t
= 15.83 m/s : 12 s = 1.32 m/s2
a
Eine Boeing 747 benötigt zum Abheben von der Piste eine Geschwindigkeit von
324 km/h. Die Startstrecke beträgt 2925 m.
a) Welche Zeit verstreicht vom Start bis zum Abheben ?
b) Welche durchschnittliche Beschleunigung weist das Flugzeug auf ?
Geg:
vt = 324 km/h = 90 m/s
s = 2925 m
Ges.
a)
b)
t
a
Lösung
a)
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = 2925 m = {(0 + 90 m/s) : 2} * t
t = 2925 m : 45 m/s = 65 s
b)
a = vt : t = 90 m/s : 65 s = 1.38 m/s2
Kap. 3.2: Beschleunigte / verzögerte Bewegung
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5.
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Ein Waggon wird aus einer Geschwindigkeit von 3,6 km/h durch einen Hemmschuh
auf 0,5 m Weg zum Stillstand gebracht. Berechnen Sie die Verzögerung des
Waggons !
Geg.
Ges.
s= 0.5 m
v0 = 3,6 km/h = 1 m/s
a
Lösung:
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = 0,5 m = {(1 m/s + 0) : 2 } * t  t = 1 s
vt = vo + a*t
0 m/s = 1 m/s + a * 1 s
a = - 1 m/s2
6.
Eine Tischhobelmaschine arbeitet mit einer Schnittgeschwindigkeit von
18 m/min. Innerhalb von 0,5 s wird der Tisch abgebremst und auf die gleiche
Rücklaufgeschwindigkeit gebracht.
a) Zeichnen Sie das v-t-Diagramm !
b) Berechnen Sie die Beschleunigung und die Verzögerung
Geg.
v0 = 18 m/min = 0.3 m/s
t = 0.5 s: 2 = 0.25 s
Ges.
a
Lösung:
b)
vt = v0 + a*t
0 = 0.3 m/s + a * 0.25 s
a = - 1.2 m/s2 im ersten Abschnitt
a = 1.2 m/s2 im zweiten Abschnitt
7.
Ein Körper wird aus der Ruhelage heraus gleichmässig beschleunigt, so dass er nach
6 s eine Geschwindigkeit von 9 m/s besitzt.
a)
Zeichnen Sie das v-t-Diagramm
b)
Berechnen Sie den für diesen Bewegungsvorgang zurückgelegten Weg des
Körpers.
b)
Geg.: t = 6 s
vt = 9 m/s
Ges.
s
Lösung
a = vt : t = 9 m/s : 6 s = 1,5 m/s2
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = {(0 + 9 m/s) : 2 } * 6 = 27 m
Kap. 3.2: Beschleunigte / verzögerte Bewegung
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8.
Physik
Ein Flugzeug erreicht beim Start eine durchschnittliche Beschleunigung von
6 m/s2. Zum Abheben braucht es eine Geschwindigkeit von 180 km/h. Nach welcher
Zeit hebt es ab ?
Geg:
a = 6 m/s2
vt = 180 km/h = 50 m/s
Ges.
t
Lösung:
9.
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t = vt : a = 50 m/s : 6 m/s2 = 8.3 s
Aus einem Gewehr wird ein Geschoss mit einer Geschwindigkeit von 800 m/s
abgeschossen. Die Lauflänge beträgt 0,6 m.
Wie gross ist die Beschleunigung ?
Geg:
vt = 800 m/s
s = 0,6 m
Ges.
a
Lösung:
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = 0.6 m
= {(0 + 800 m/s) : 2 } * t
t = 0.6 m : 400 m/s = 0.0015 s
vt = a * t  a = vt : t = 800 m/s : .0015 s = 533’333 m/s2
10.
Ein Wagen wird bei einer Vollbremsung bis zum Stillstand in 5 s mit der
Verzögerung von 4,8 m/s2 gebremst.
a) Welche Anfangsgeschwindigkeit hatte der Wagen ?
b) Wie lang ist die Bremsstrecke ?
Geg:
t=5s
a = -4.8 m/s2
Ges.
a) vo
b) s
Lösung:
a)
vt =
vo + a * t = 0
v0 + (-4.8 m/s2 * 5 s) = 0 m/s
v0 = 24 m/s
b)
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = {(24 + 0) : 2} * 5 = 60 m
Kap. 3.2: Beschleunigte / verzögerte Bewegung
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11.
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Ein Wagen fährt mit einer Geschwindigkeit von 54 km/h. Ein Hindernis veranlasse
den Fahrer, 2 s lang mit der Verzögerung 6 m/s2 zu bremsen. Mit welcher
Geschwindigkeit fährt er weiter ?
Geg.
v0 = 54 km/h = 15 m/s
t=2s
a = - 6 m/s2
Ges.
vt
Lösung:
12.
KON1/PME1/AU1
vt = vo + a * t = 15 m/s + (-6 * 2) m/s = 3 m/s
Zwei benachbarte Strassenbahnhaltestellen haben eine Entfernung von 360 m.
Die Bahn erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 40 km/h mit einer Beschleunigung
von 1,4 m/s2 beim Anfahren und eine Verzögerung von 1,6 m/s2 beim Anhalten.
Wie lang dauert die Fahrzeit zwischen den Haltestellen ?
40 km/h = 11.1 m/s
Abschnitt 1:
Geg.: vt = 11.1 m/s, a = 1,4 m/s2
Ges. t und s
Lösung:
vt = a * t  t = vt : a = 11.1 / 1.4 = 7.93 s
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = {(0 + 11.1) : 2} * 7.93 = 44.0 m
Abschnitt 3:
Geg. v0 = 11,1 m/s, a = -1.6 m/s2
Ges. t und s
Lösung:
vt = vo + a * t = 0 = 11.1 – 1.6*t  t = 6.93 s
s
= {(v0 + vt) : 2} * t = {(11.1 + 0):2} * 6.93 = 38.5 m
Abschnitt 2:
s = 360 m – ( 44,0 m + 38.5 m) = 277.5 m
s = v * t  t = s : v = 277.5 m : 11.1 m/s = 25 s.
Dauer der gesamten Fahrt: 7.93 s + 25 s + 6.93 s = 39.86 s.
Kap. 3.2: Beschleunigte / verzögerte Bewegung
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