PhysikVerkehrsphysik?

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2 Antworten

Ich steige durch die Formeln hier nicht durch

Also fangen wir mit dem sortieren der Formeln an.

Die drei Grundformeln für die beschleunigte Bewegung aus dem Stand oder in den Stand sind:
F = m * a
v = a * t
s = a/2 * t^2

Diese drei Formeln muss man auswendig wissen. Alles andere kann man sich dann ableiten und die Formeln entsprechend erweitern.

In den vorliegenden Aufgaben kommt die Reibung dazu. Dazu gibt es eine einfache Formel, die man ebenfalls auswendig wissen muss:
Fbr = Fn * μ

Fbr = Bremskraft
Fn = Normalkraft, also mit welcher Kraft der Körper auf die Oberfläche drückt. Auf einer Ebene ist Fn immer gleich der Gewichtskraft Fg = m * g
μ ist der Reibungskoeffizient, der allerdings manchmal auch mit f bezeichnet wird. f_gl wäre dann der Gleitreibungskoeffizient und die Bremskraft Fb bei Gleitreibung ergibt sich zu:
Fbr = m * g * f_gl

A2)

Fbr = Fn * f_gl = Fg * f_gl = m * g * f_gl = 800 kg * 9,81 m/s^2 * 0,5 = 3924 N

Nun nehmen wir oben die erste Grundformel F = m * a:
Aus
F_br = m * a folgt:
a = F_br / m = 3924 N / 800 kg = 4,91 m/s^2

Bei km/h müssen wir immer erst in m/s umrechnen, da dies die passende Einheit für die Formeln ist:

a) 30 km/h = 30/3,6 m/s = 8,33 m/s
b) 50 km/h = 50/3,6 m/s = 13,89 m/s

Zwischenbemerkung:
Den Umrechnungsfaktor 3,6 zwischen km/h und m/s sollte man auch auswendig wissen. Um zu entscheiden, ob man nun teilen oder multiplizieren muss, gibts eine Eselsbrücke. km/h sind die größeren Einheiten als m/s, also muss die Zahl davor auch größer sein bzw. umgekehrt, die Zahl vor m/s muss immer kleiner sein als vor km/h.

Weiter in der Rechnung:
jetzt brauchen wir die zweite Grundformel v = a * t

die formen wir um nach t:

t = v / a und setzen ein:

bei 30 km/h:
t = 8,33 m/s / 4,91 m/s^2 = 1,70 s
bei 50 km/h:
t = 13,89 m/s / 4,91 m/s^2 = 2,83 s

Um den Bremsweg auszurechnen brauchen wir die dritte Grundformel:
s = a/2 * t^2

bei 30 km/h:
s = 4,91/2 m/s^2 * (1,70 s)^2 = 2,455 m/s^2 * 2,89 s^2 = 7,09 m
bei 50 km/h:
s = 4,91/2 m/s^2 * (2,83 s)^2 = 2,455 m/s^2 * 8,01 s^2 = 19,66 m

Nehmen wir erst mal die Aufgabe A6:

Wir nehmen an, dass die Verzögerung konstant ist (blockierte Räder). Für den zurückgelegten Weg gilt dann: s = 1/2 * a * t^2 . wir kennen s=56m und die Zeit t=4s.

Nun hat das Fahrzeug aber noch eine Anfangsgeschwindigkeit, diese müssen wir berücksichtigen und die Formel bleibt nicht so einfach: Für Objekte mit Anfangsgeschwindigkeit v0 müssen wir schreiben:

s = v0*t + 1/2 * a * t^2 .... (hier,bei uns ist a<0, da Verzögerung)

die einzige Unbekannte ist immer nur noch a .... also Gleichung nach a auflösen...

über das so ermittelte a bekommst du die Aufprallgeschwindigket

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