Tutorium Physik 2. Rotation

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Tutorium Physik 2.
Rotation
SS 16 | 2.Semester | BSc. Oec. und BSc. CH
4.2016 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |
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Themen
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Fluide
Rotation
Schwingungen
Elektrizität
Optik
Radioaktivität
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8. ROTATION
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8.1 Rotation: Aufgabe (*)
a. Was ist der Unterschied zwischen Translation und
Rotation?
b. Der Weg hat die Formel s =   r. Was ist bei der
Berechnung für den Winkel  zu beachten?
c. Was ist mit der Winkelgeschwindigkeit ω gemeint?
Warum wird diese verwendet?
d. Was versteht man unter Drehmoment?
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8.2 Bogenmaß und Gradmaß: Aufgabe (*)
Umdrehungen N
Winkel  in Grad
Winkel  in rad
360
3
½
1
0,398
1/8
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8.3 Äquator: Aufgabe (**)
Die Erde hat einen Durchmesser von d = 12 756,34 km.
a. Sie beobachten die Drehung der Erde aus dem Weltraum.
Welche Strecke s legt ein Punkt am Äquator durch die
Drehung der Erde an einem Tag zurück?
b. Wie groß ist die Winkelgeschwindigkeit ω der Erde?
c. Welche lineare Geschwindigkeit v hat ein Punkt auf der
Oberfläche der Erde? Geben Sie sie in m/s und in km/h
an.
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8.4 Karussell: Aufgabe (**)
Wie groß wäre die radiale Beschleunigung eines
Karussells mit dem Durchmesser d = 10 m, das 25
Umdrehungen in einer Minute vollführt?
Könnten Sie sich auf dem Karussell festhalten?
Begründen Sie Ihre Antwort.
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8.5 Stein im Garten: Aufgabe (**)
Im Garten liegt ein Stein, der eine Masse mStein = 260 kg
besitzt. Unter dem Stein wird ein Schatz vermutet.
Deswegen soll er angehoben werden. Als Unterlage für
ein Brett, das Sie als Hebel benutzen können, steht ein
Holzklotz zur Verfügung. Sie können maximal mit einer
Masse von mMensch = 65 kg den Hebel nach unten drücken.
Der Hebelarm auf Ihrer Seite des Hebels ist dHebel = 3 m
lang.
Wie weit entfernt vom Stein müssen Sie den Holzklotz
platzieren?
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8.6 Fahrrad: Aufgabe (**)
Ein Fahrrad fährt mit einer Geschwindigkeit v = 15 km/h. Die
Räder des Fahrrads haben einen Durchmesser
d = 72 cm. Wie viele Umdrehungen pro Minute führt ein Rad
mit diesem Durchmesser bei dieser Geschwindigkeit aus?
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8.7 Käfer: Aufgabe (**)
Ein Käfer mit einer Masse m = 1 g rotiert auf der Flügelspitze
einer Windkraftanlage. Der Rotor mit einem Durchmesser
d = 60 m benötigt für eine Umdrehung t = 2 s.
a. Mit welcher Kraft muss sich der Käfer mit seinen kleinen
Käferbeinen an dem Flügel festhalten, damit er darauf
sitzen bleibt?
b. Welche Masse wäre erforderlich, um diese Kraft im
Erdschwerefeld zu erzeugen?
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8.8 Schleudern 1: Aufgabe (**)
Eine Waschmaschine mit der Standardbreite von 60 cm
schleudert die Wäsche mit 800 Umdrehungen pro Minute.
Die Trommel habe einen Durchmesser d = 52 cm.
a. Mit welcher Kraft wird dabei ein Wassertropfen der
Masse 1 g nach außen gedrückt?
b. Welche Masse besitzt dieselbe Gewichtskraft?
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8.9 Schleudern 2: Aufgabe (**)
Sie haben eine Waschmaschine mit der Standardbreite von
45 cm und einem Trommelradius r = 18,5 cm
a. Um wie viel Prozent verändert sich die Schleuderkraft
dieser Waschmaschine gegenüber der aus Aufgabe
„Schleudern 1“ bei gleicher Drehzahl?
b. Mit welcher Drehzahl muss diese Waschmaschine die
Wäsche schleudern, damit die gleiche Kraft auf die
Wäsche wirkt wie bei der Aufgabe „Schleudern 1“?
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8.10 Festplatte: Aufgabe (**)
Heutige Computerfestplatten haben eine Drehzahl
7.200 Umdrehungen pro Minute. Die Platten haben einen
Durchmesser d = 9 cm.
a. Berechnen Sie die lineare Geschwindigkeit eines
Punktes auf der Außenkante der Festplatte in km/h
b. Berechnen Sie die radiale Beschleunigung r des
Punktes
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8.11 Raumstation: Aufgabe (**)
Das Tourismusunternehmen "Space Touristics" will für die
Internationale Raumstation (ISS) Urlaubsreisen anbieten. Die
Station bewegt sich auf einer Kreisbahn mit einem Durchmesser
von
d = 13.000 km um die Erde. Für eine Umkreisung benötigt Sie
eine Zeit T = 85 min. Die Raumstation soll eine Masse m = 100 t
haben.
a.
Berechnen Sie die Winkelgeschwindigkeit in 1/s in
wissenschaftlicher Notation mit drei Nachkommastellen
b.
Berechnen Sie die Zentrifugalkraft, die auf die Station wirkt.
Geben Sie sie sowohl in N als auch in kN an.
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8.12 Zentrifuge: Aufgabe (**)
Eine Zentrifuge soll eine Masse m = 2 g eine Zeit t = 2 min
lang zentrifugieren. Der Arm der Zentrifuge, an dessen
äußeren Ende sich die Masse m befindet, soll eine Länge
r = 7cm haben.
a. Berechnen Sie die Zentrifugalkraft Fz für eine Drehzahl n
= 6.000 Umdrehungen pro Minute. Geben Sie Fz in N an.
b. Wie hoch ist die lineare Geschwindigkeit v der Masse in
m/s.
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8.13 Motor: Aufgabe (**)
Beim Anlaufen erreicht ein Elektromotor nach t = 4,5 s seine
Betriebsfrequenz f = 3.000/min. Berechnen Sie die
Winkelbeschleunigung.
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8.14 Rolle: Aufgabe (**)
Auf der einen Seite einer Rolle, deren Masse
vernachlässigt werden darf, hängt ein Körper mit
der Masse m1 = 303 g, der mit einer Schnur ein
Körper mit der Masse m2 = 300 g auf der anderen
Seite verbunden ist. Berechnen Sie die
Beschleunigung in cm/s².
m2
m1
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8.15 Radfahrer: Aufgabe (**)
Ein Radfahrer beobachtet, dass das Vorderrad mit dem
Durchmesser d = 60 cm in der Zeit t = 1 s eine
Umdrehungszahl n = 2 ausführt. Wie groß ist seine
Geschwindigkeit in km/h?
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