Kann mir wer bei Physik helfen?
Wie soll man die Aufgaben berechnen bzw lösen ? :)
1.) Ein Karussell trägt Holzpferde in den Abständen r1 = 2,0m, r2 = 3,0m und r3 = 4,0m von der Drehachse. Pferd und Reiter haben jeweils zusammen die Masse m=70kg. Die Drehfrequenz beträgt f = 0,1Hz. a) Welche Bahngeschwindigkeit v1, v2, v3 haben die Pferde jeweils? b) Wie groß ist jeweils die Zentripetalkraft FZ? c) Wie ändert sich die Zentripetalkraft, wenn die Drehfrequenz verdoppelt wird?
2.) Eine Kugel der Masse m=0,10kg wird an einer Schnur der Länge l=0,50m mit der konstanten Bahngeschwindigkeit v=5,0m/s auf eine horizontale Kreisbahn gebracht.a) Wie groß sind die Zentripetalbeschleunigung und die Zentripetalkraft? (Die Gewichtskraft soll nicht berücksichtigt werden.)b) Bei welcher Bahngeschwindigkeit vmax reißt die Schnur, wenn sie 120 N aushält?
3.) Ein Auto durchfährt eine ebene Kurve mit dem Radius r=40m. Die Haftrei-bungszahl ist µh=0,60. Wie schnell darf das Auto höchstens sein, so dass es nicht aus der Kurve rutscht?
4.) Ein Motorradfahrer durchfährt mit der Geschwindigkeit v=108km/h eine ebene Kurve mit dem Radius r=50m. Mit welchem Neigungswinkel (vom der Straße aus gemessen) legt er sich in die Kurve?
5.) Unsere Erfahrung sagt uns, dass ein geworfener Stein wieder zur Erde fällt. Auch eine abgeschossene Kanonenkugel bleibt nicht oben. Angenommen man könnte einen Stein von einem sehr hohen Berg mit großer Geschwindigkeit waagerecht wegschleudern: Auf welcher Bahnkurve wird sich dieser Stein bewegen?
Über diese Frage dachte bereits Isaac NEWTON im 17. Jahrhundert nach, und er kam zu dem Schluss, dass bei einer bestimmten Geschwindigkeit der Stein den Erdboden nicht mehr erreichen, sondern unendlich lang auf einer Kreisbahn um die Erde "herumfallen" wird. Natürlich ist eine Kreisbewegung direkt an der Erdoberfläche aufgrund der Erhebungen und der Luftreibung real nicht möglich.
Berechne den Betrag der Bahngeschwindigkeit, mit der ein derart weggeschleuderter Stein eine Kreisbewegung ausführen würde, wenn du idealisierte Bedingungen (keine Erhebungen, keine Luftreibung) voraussetzt.
1 Antwort
Das sind sehr viele Aufgaben, aber ich kann dir ein paar Tipps geben, sofern es noch nicht zu spät ist:
1) a) Die Bahngeschwindigkeit ist durch die Formel v=2*r*pi*f gegeben, b) Zentripetalkraft ist Masse*Bahngeschwindigkeit hoch 2 /r, c)gleiches wie bei b) nur anders einsetzen.
2) Gleiche Formeln wie bei 1)
3) Gleiches Prinzip, nur hier die Reibung mit berücksichtigen (sie ist nötig, sodass das Auto überhaupt eine Kreisbahn ausführen kann, also Reibungskraft=Zentripetalkraft in diesem Fall)
4) Etwas schwieriger. Hier kannst du eine Skizze von einem Motorradfahrer machen und die Kräfte einzeichnen sowie den Winkel berücksichtigen. Dann musst du überlegen welche Kraft hier konkret die Rolle der Zentripetalkraft übernimmt und wie sie vom Winkel abhängt.
5) Auch nicht einfach. Hier kannst du das Newton'sche Gravitationsgesetz nutzen. In die Formel setzt du die Masse der Erde und die des Steins ein. Ersteres kannst du im Internet finden, letzteres lässt du als Variable da das nicht weiter angegeben ist (Spoiler: Das kürzt sich eh weg). Da die Gravitation hier die Rolle der Zentripetalkraft für den Stein übernimmt, kannst du auch hier wie bei der 3) die beiden Kräfte gleichsetzen und als Gleichung betrachten um nach der unbekannten aufzulösen (hier die Geschwindigkeit).
Als Tipp für die Zukunft: Nur die letzten beiden Aufgaben erfordern etwas Überlegung. Die ersten kann man relativ einfach nur durch einsetzen und Anwendung von Formeln lösen. D.h. auch wenn dir die physikalischen Aufgaben etwas schwer fallen, solltest du wenigstens versuchen die Formeln zu verstehen (also wann und wie man sie genau einsetzt etc.). Damit ist oft schon viel Arbeit erledigt. Das ist hier als reine konstruktive Kritik gemeint ;)
Hoffe das hat geholfen, falls nicht, gerne nochmal nachfragen ^^
