UE 5 - Bildungsportal Sachsen

Übungsblatt für die 5. Übung am 06.12. bzw. 12.12.
Kontrollfragen:
1.) Was ist eine konservative Kraft?
2.) Formulieren Sie den Energieerhaltungssatz der Mechanik sowie den Impulserhaltungssatz! Was sind die Voraussetzungen für die Gültigkeit des jeweiligen
Satzes?
3.) Hängt die kinetische Energie einer Masse m von der Wahl des Bezugssystems
ab? Wie steht es in dieser Hinsicht mit der potentiellen Energie?
Rechenaufgaben:
1.) Ein Körper der Masse m = 3 kg wird mit einer vertikal nach unten gerichteten
Anfangsgeschwindigkeit v0 = 2 m/s aus einer bestimmten Höhe herabgeworfen.
Aufgrund des geschwindigkeitsproportionalen Luftwiderstandes (FL = kL.v)
erreicht er eine konstante Endgeschwindigkeit vE = 50 m/s. Welche Arbeit
verrichtet er dann in jeweils 10 s zur Überwindung des Luftwiderstandes? Wie
groß ist eigentlich die Proportionalitätskonstante kL?
2.) Ein Fahrrad wird auf einer schiefen Ebene so gebremst, dass es die konstante
Geschwindigkeit vF behält. Wie groß darf die Geschwindigkeit vF höchstens
sein, wenn die Bremse maximal 350 W an die Umgebung abgeben kann?
(sin 𝞪 = 0,12; G = 1000 N)
3.) Zwischen zwei stehenden Eisenbahnwagen explodiert eine Sprengladung. Die
Massen der Wagen seien m1 = 100 kg und m2 = 300 kg. Der erste Wagen rollt
18 m weit. Wie weit rollt der zweite Wagen, wenn der Rollreibungskoeffizient
für beide Wagen gleich groß ist?
4.) Eine masselose Schaukel der Länge L pendelt aus horizontaler Anfangslage
nach unten. Welche Kraft hat das Sitzbrett mit einer Person der Masse M im
tiefsten Punkt auszuhalten?
5.) Ein aus 1 m Höhe gegen den Erdboden geschleuderter Ball springt 6 m hoch.
Wie groß war seine Anfangsgeschwindigkeit, wenn von Energieverlusten
abgesehen wird?
6.) Ein Dachziegel mit einer Masse m = 20 g fällt von einem 15 m hohen Haus
a) reibungsfrei nach unten,
b) wird mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 = 2 m/s senkrecht nach unten
geworfen.
Berechnen Sie die jeweiligen Aufschlaggeschwindigkeiten vA auf dem
Erdboden
 zunächst kinematisch,
 danach mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes
und vergleichen Sie den Rechenaufwand!