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Aufgabenblatt: Knautschzone und Hammerschlag
Aufgabe 1:
Ein PKW der Masse m = 1,1 t prallt mit Tempo 50 km/h frontal auf ein festes Hindernis auf.
Bedingt durch die Knautschzone erfolgt die Abbremsung innerhalb von ∆t = 80 ms.
a) Berechne die (mittlere) Beschleunigung !
b) Berechne die (mittlere) Kraft, die während des Aufpralls wirkt !
c) Welche Kraft wirkt bei diesem Aufprallvorgang auf eine mitbewegte (angegurtete)
Person der Masse m
p = 70 kg ?
d) Vergleiche die Kraft auf die Person mit ihrem Körpergewicht !
Aufgabe 2:
Ein PKW der Masse m = 1,1 t prallt mit Tempo 50 km/h frontal auf ein festes Hindernis auf.
Bedingt durch die Verformung der Knautschzone erfolgt die Abbremsung auf einer Strecke
von ∆s = 60 cm. Für die Abschätzung der wirkenden (mittleren) Kräfte genügt die Annahme,
daß die Geschwindigkeit beim Aufprall gleichmäßig abnimmt (konstante Beschleunigung).
a) Berechne die Abbremszeit !
b) Berechne die Beschleunigung während des Aufprallvorgangs !
c) Berechne die Kraft, die während des Aufpralls wirkt !
d) Welche Kraft wirkt bei diesem Aufprallvorgang auf eine mitbewegte (angegurtete)
Person der Masse m
p = 70 kg ?
e) Vergleiche die Kraft auf die Person mit ihrem Körpergewicht !
Aufgabe 3:
Zur experimentellen Bestimmung der (mittleren) Kraft beim Einschlagen eines Nagels in einen
Holzbalken dient folgender Versuchsaufbau:
Unmittelbar vor dem Aufprall des Eisenhammers (Masse m) auf dem Nagel durchläuft der
Hammerstiel (Stieldicke s) eine Lichtschranke und verdunkelt diese eine Zeit t lang. Die Aufpralldauer (Stoßzeit ∆t) zwischen dem Hammer und dem Nagel wird durch eine elektronische
Uhr über den Kontakt zwischen der Hammerschlagfläche und dem Nagel gemessen.
Meßwerte: m = 0,30 kg, s = 25 mm, t = 15 ms, ∆t = 1,8 ms
a) Berechne die Aufprallgeschwindigkeit des Hammers !
b) Berechne die Impulsänderung des Hammers beim Aufprall !
c) Berechne die (mittlere) Kraft beim Einschlagen des Nagels !
d) Berechne die Eindringtiefe des Nagels !
e) Wodurch unterscheiden sich die Wirkungen eines Eisen- und eines Gummihammers
gleicher Masse bei gleicher Aufschlaggeschwindigkeit ?
s
Lichtschranke t
∆t
Holzbalken
© W.Reusch, 1999