Abschnitt 1, 3. Übungsstunde

Übungen Physik, FF1
SS 2017
Abschnitt 1, 3. Übungsstunde
1.3.1. a) Definieren Sie den Begriff “kinetische Energie” in Worten und als Formel!
b) Definieren Sie den Begriff “potentielle Energie” in Worten und als Formel!
1.3.2.
a) Leiten Sie die Formel der kinetischen Energie her für den Fall einer gleichmäßig beschleunigten
Bewegung mit v0 = 0 und s0 = 0!
(Hinweis: Verwenden Sie die kinematischen Gleichungen für Geschwindigkeit und Weg, sowie das
zweite Newton Axiom und die allgemeine Definition der Energie!)
b) Wie lauten die drei Axiome von Newton?
1.3.3.
a) Ein Ballspieler (Masse M = 80 kg) wirft einen Ball (Masse m1 = 0, 2 kg) mit der Kraft von F1 = 2 N.
Berechnen Sie die Beschleunigung a1 des Balls und die Beschleunigung a01 des Ballspielers (= Rückstoß)!
b) Derselbe Ballspieler wirft mit derselben Kraft F1 einen schwereren Ball (Masse m2 = 1 kg).
Wie groß sind jetzt die Beschleunigung a2 des Balls und der Rückstoß a02 des Ballspielers?
c) Derselbe Ballspieler wirft den schwereren Ball (m2 ) mit der Beschleunigung a1 aus Aufgaben a).
Wie groß ist die Kraft F2 für den schwereren Ball und wie groß ist der Rückstoß a03 des Ballspielers?
1.3.4.
a) Die Masse m = 5 kg hat die Anfangsgeschwindigkeit v0 = 10 m/s und wird 10 s lang mit der Beschleunigung a = 0, 5 m/s2 beschleunigt.
Wie ändert sich die kinetische Energie? Bekommt die Masse Energie oder verliert sie Energie?
b) Die Masse m = 5 kg hat die Anfangsgeschwindigkeit v0 = 50 m/s und wird durch die Bremskraft
F = −20 N bis zum Stillstand abgebremst.
Wie ändert sich die kinetische Energie in den ersten 4 Sekunden? Bekommt die Masse Energie oder
verliert sie Energie?
1.3.5.
a) Wie viel Energie braucht ein Kran, um die Masse m = 30 kg mit konstanter Geschwindigkeit 10 m
hoch zu heben?
b) In einem Kraftfeld wirkt die Kraft F = 10 N auf eine bestimmte Masse m.
Wie ändert sich die Energie, wenn man die Masse um 3 m gegen die Kraft verschiebt?
Wie ändert sich die Energie, wenn man die Masse um 4 m in Richtung der Kraft verschiebt?
1.3.6. Die Masse m = 2 kg mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 = 0 m/s wird durch die Kraft F beschleunigt und
legt in 10 Sekunden den Weg s = 50 m zurück.
a) Wie groß sind die Beschleunigung und die Kraft?
b) Wie groß sind ∆Ekin , ∆Epot und ∆Eges ?
c) Was versteht man unter einem abgeschlossenen System?
1.3.7. Wir haben die Energie von 1 kWh zur Verfügung.
a) Wie hoch kann man damit einen 10 Tonnen scheren Betonblock heben?
b) Auf welche Geschwindigkeit kann man damit ein 1000 kg schweres Auto aus dem Stand (v0 = 0 m/s)
beschleunigen?
1.3.8. Wir lassen einen Körper von einer Höhe h = 50 m frei fallen.
a) Berechnen Sie die Änderung der kinetischen Energie und der potientiellen Energie?
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit am Boden mit dem Energieerhaltungssatz!
1.3.9. Wir werfen einen Körper mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 = 3 m/s vertikal nach oben.
a) Berechnen Sie die Änderung der kinetischen Energie und der potientiellen Energie?
b) Bestimmen Sie die Wurfhöhe mit dem Energieerhaltungssatz!
1
Übungen Physik, FF1
SS 2017
1.3.10. Ein Körper (m1 = 14 kg) liegt auf einem Tisch (reibungsfrei) und ist mit einem zweiten Körper (m2 = 6
kg) mit einem Seil verbunden. Dieser wird durch die Schwerkraft nach unten gezogen. Das System bewegt
sich anfangs mit der Geschwindigkeit v0 = 1 m/s.
a) Wie groß ist die Änderung der kinetischen Energie und der potentiellen
Energie?
b) Formulieren Sie die Bewegungsgleichung mit dem Energieerhaltungssatz!
c) Welche Geschwindigkeit hat das System, wenn die Masse m2 um 2,5 m nach
unten gesunken ist?
2