Tutorium Physik 1. Kinematik, Dynamik. · Themen 0. Einführung, Umrechnen von Einheiten / Umformen...

| 08.2018 | Tutorium Physik 1n | Einführung | Großmann |

Tutorium Physik 1. Kinematik, Dynamik.

WS 18/19 | 1. Sem. | B.Sc. Catering und Hospitality Services

Diese Präsentation ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz

2

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/














1. KINEMATIK, DYNAMIK (I)


4

1.1 Gleichförmige Bewegung: Aufgabe (*)

a. Zeichnen Sie ein s-t-Diagramm der gleichförmigen

Bewegung. Zeichnen Sie die Steigung mit ein und

geben Sie an, was diese aussagt.

b. Zeichnen Sie ein v-t-Diagramm der gleichförmigen

Bewegung. Was sagt die Steigung des Diagramms

aus?


5

Bestimmen Sie die Bewegungsart der folgenden

Beispiele und begründen Sie Ihre Meinung

a. Schallwelle

b. Fallender Gegenstand

c. Lichtstrahl

d. Bremsendes Auto

e. Reibungsfreie rollende Kugel

f. Auto mit v = 100 km/h (reibungsfrei)

g. Ball im Weltall

1.2 Bewegungen: Aufgabe (*)


8

Zu welcher Bewegungsart gehören die folgenden

Diagramme

1.3 Diagrammbestimmung: Aufgabe (*)


10

1.3 Diagrammbestimmung: 1 s

in m

t in s

s gegen t


11

1.3 Diagrammbestimmung: 2 v

in m

/s

t in s

v gegen t


13

1.3 Diagrammbestimmung: 3 s

in m

t in s

s gegen t


15

1.4 Freier Fall: Aufgabe (**)

Bestimme die Fallhöhe h, die ein Körper haben müsste, um

beim Aufkommen am Boden eine Endgeschwindigkeit von

ve = 30 m/s zu bekommen.


17

1.5 Eisläufer: Aufgabe (***)

Ein Eisläufer mit einer Masse m = 75 kg und einer

Geschwindigkeit v0 = 8 m/s wird durch eine mittlere Kraft

(Wind und Luftreibung) von F = 50 N gebremst.

Berechnen Sie die Bremsstrecke bis zum Stillstand.


19

1.6 LKW: Aufgabe (**)

Ein LKW fährt mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von

v = 80 km/h auf der Autobahn. Der LKW-Fahrer merkt nach

t = 2 min, dass er die Ausfahrt verpasst hat.

Wie weit ist der LKW falsch gefahren?

Geben Sie die Lösung in Meter und Kilometer an.


22

1.7 Fußgänger: Aufgabe (**)

Ein Fußgänger legt innerhalb von t1 = 5 s eine Strecke von s1

= 7 m zurück. Nach t2 = 30 s hat er eine Strecke s2 = 42 m

zurückgelegt und nach

t3 = 40 s ist der Fußgänger um s3 = 56 m vorangekommen.

a. Zeichnen Sie ein s-t-Diagramm und geben Sie an, um

was für eine Bewegung es sich handelt.

b. Wie hoch ist die Geschwindigkeit des Fußgängers?

grafische Lösung

Angabe der Geschwindigkeit in km/h


24

1.8 Motorrad: Aufgabe (**)

Ein Motorrad soll innerhalb von t = 6 s gleichmäßig von v1 =

50 km/h auf v2=100 km/h beschleunigt werden.

a. Welche Beschleunigung ist erforderlich?

b. Berechnen Sie den während der Beschleunigungsphase

zurückgelegten Weg.


28

1.9 Antriebskraft: Aufgabe (**)

Eine Antriebskraft von F = 500 N wirkt auf ein Fahrzeug,

dessen Masse m = 1.000 kg beträgt.

Berechnen Sie die Zeit, in der das Fahrzeug auf horizontaler

Straße aus dem Stillstand den Weg

s = 100 m zurücklegt (der Fahrwiderstand wird

vernachlässigt.).


31

1.10 Melone auf dem Mond: Aufgabe (I) (**)

Eine Gruppe von physikbegeisterten

Lebensmittelwissenschaftlerinnen plant die

Durchführung eines einzigartigen

Vergleichsexperimentes.

Hierfür wird der folgende Versuch einmal auf der

Erde und einmal auf dem Mond mit identischen

Ausgangsmaterialien durchgeführt.

Wie werden sich die unterschiedlichen

Schwerkräfte auswirken?

33


1.10 Melone auf dem Mond: Aufgabe (II)

34


1.11 QS Töpfe: Aufgabe (**)

Für die Qualitätssicherung der Produktion von

Kochtöpfen werden stichprobenweise Töpfe vom

Produktionsband entnommen und deren Masse

mit einer Federwaage kontrolliert.

Die Federwaage ist vertikal an einer

entsprechenden Haltevorrichtung befestigt. Einer

der Haltegriffe eines Topfes wird in die

Federwaage eingehakt und die Auslenkung

abgelesen.

(Fortsetzung nächste Seite)

37


1.11 QS Töpfe: Aufgabe (Fortsetzung)

Bei ordnungsgemäßer Produktion hat ein Topf eine Masse

von m = 500 g. Die Federkonstante der verwendeten Waage

lautet k = 24,53 N/m

a) Bei einer Stichprobe ergibt sich eine Auslenkung von d =

15 cm. Welcher Masse entspricht das?

b) Bei welcher Auslenkung wird die geforderte Masse

erreicht?

38


1.12 Queen Mary: Aufgabe (**)

Die Queen Mary 2 (QM2) soll auf ihrer Fahrt von Hamburg

nach New York die Strecke

s = 6.700 km in 9 Tagen zurücklegen.

Die QM2 hat eine Masse m = 70.000 t und eine max.

Geschwindigkeit von v = 55 km/h.

Vernachlässigen Sie den Beschleunigungs-vorgang und

gehen Sie von einer konstanten Geschwindigkeit aus.

(Fortsetzung nächste Seite)


42

1.12 Queen Mary: Aufgabe (Fortsetzung)

a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit v der QM2 in m/s.

b) Durch günstige Winde hat die QM2 nach 5 Tagen

bereits eine Strecke von s = 4.500 km zurückgelegt.

Welche Geschwindigkeit v in m/s ist erforderlich, damit

die QM2 ihren Zeitplan einhalten kann?


43

1.13 Bewegungsarten: Aufgabe (*)

In der Mechanik werden drei verschiedene Bewegungsarten

unterschieden.

a) Nennen Sie zwei Bewegungsarten.

b) Skizzieren Sie für die beiden Bewegungsarten das v-t-

Diagramm. Achten Sie auf eine vollständige

Beschriftung der Achsen.


46

1.14 Überholvorgang: Aufgabe (***)

Auf der Autobahn fährt ein PKW (lPKW = 4,50 m) mit einer

Geschwindigkeit v = 120 km/h. Vor ihm fährt ein LKW

(lLKW = 12 m) mit einer Geschwindigkeit v = 100 km/h.

Der Fahrer hält jeweils den Sicherheitsabstand von

ssicher = 60 m ein.

a) Welche Strecke muss der PKW mehr als der LKW

zurücklegen? Zeichnen Sie zur Lösung eine Skizze.

b) Wie lange dauert der Überholvorgang in Sekunden?

c) Welchen Weg hat der PKW während des

Überholvorgangs zurückgelegt?

Quelle: http://www.lern-online.net/physik/pdf/uebungsaufgaben-gleichfoermige-bewegungen.pdf


51

http://www.lern-online.net/physik/pdf/uebungsaufgaben-gleichfoermige-bewegungen.pdf







1.15 Durchschnittliche Geschwindigkeit:

Aufgabe (*)

Ein Auto fährt von A nach B. Beide Orte sind 157 Kilometer

voneinander entfernt. Nach einer Zeit von 2 Stunden und 20

Minuten kommt es an seinem Ziel an.

Ermitteln Sie die durchschnittliche Geschwindigkeit!

Quelle: http://www.lern-online.net/physik/pdf/uebungsaufgaben-gleichfoermige-bewegungen.pdf


55








KINEMATIK, DYNAMIK (II)


57


Beim Sprung von der Europabrücke wird nach einem

freien Fall von s1 = 40 m die Länge des Gummiseils von

l1= 40 m auf l2 = 170 m gedehnt, bis der Fall der Bungee-

Springerin s2 = 170 m vollständig gestoppt ist.

Berechnen Sie

a. Die Geschwindigkeit v1 nach dem Fall von s1 = 40 m.

b. Die Verzögerung a , wenn der Fall nach s2 = 170 m

gestoppt ist. Vergleichen Sie sie mit der

Erdbeschleunigung g.

1.16 Bungee-Sprung von der Brücke:

Aufgabe (***)

58


Ein Tsunami breitet sich mit einer mittleren

Geschwindigkeit von v = 700 km/h aus. Für die Feststellung,

ob es sich um einen Tsunami handelt, werden tF = 20 min.

benötigt. Die Evakuierung dauert tE = 15 min.

Wie weit muss ein Tsunami vom Festland entfernt sein,

damit die Bevölkerung rechtzeitig gewarnt und evakuiert

werden kann? Geben Sie das Ergebnis in km an.

1.17 Tsunami: Aufgabe

63


Ein LKW verlässt um 6 Uhr seinen Standort mit einer

gleichförmigen Geschwindigkeit von vLKW = 25 km/h.

Ein PKW folgt dem LKW um 9 Uhr mit einer mittleren

Geschwindigkeit von vPKW = 80 km/h.

Bestimmen Sie die Uhrzeit und die Entfernung vom Standort

beider Fahrzeuge beim Zusammentreffen.

65

1.18 Überholmanöver: Knobelaufgabe (***)

1.19 Motorrad: Aufgabe (**)

Mit welcher Durchschnittsgeschwindigkeit in km/h durchfährt

ein Motorradfahrer einen Ort, wenn er für die Strecke

s = 210 m eine Zeit t = 15,2 s gemessen wurde?


73

1.20 Donner: Aufgabe (**)

Bei einem Gewitter hört man Donner am Beobachtungsort in

einer Zeitdauer von t = 6,0 s nach Aufleuchten des Blitzes.

Die Schallgeschwindigkeit beträgt 332 m/s. Wie weit in km

ist der Ort des Blitzschlages vom Beobachtungsort entfernt?


75

1.21 Stein: Aufgabe (**)

Ein Stein fällt aus einer Höhe h = 10 m auf die Erde. Welche

Geschwindigkeit in km/h erreicht er beim Auftreffen auf die

Erde, wobei die Luftreibung zu vernachlässigen sei?


77

1.22 Startzeit: Aufgabe (**)

Wie lange braucht ein Fahrzeug, das aus dem Stillstand

eine Beschleunigung von a = 2,50 m/s² erfährt, um eine

Geschwindigkeit von v = 13,89 m/s zu erreichen?


80

1.23 Bremsweg: Aufgabe (***)

Ein Zug wird bei einer Geschwindigkeit v = 90 km/h mit einer

konstanten Beschleunigung a = 0,80 m/s² abgebremst.

Welchen Weg in m legt er beim Bremsen zurück?


82

1.24 Anfahren: Aufgabe (*)

Ein Zug erfährt aus dem Stand eine zeitlich konstante

Beschleunigung a = 0,8 m/s² über einen Zeitraum t = 5 s.

Welchen Weg hat er dann zurückgelegt?


85

1.25 Start: Aufgabe (**)

Ein Flugzeug rollt s = 790 m weit gleichmäßig beschleunigt

über die Startpiste und besitzt beim Abheben von der Erde

die Geschwindigkeit v = 240 km/h. Wie viele Sekunden

dauert der Start?


87

1.26 Schacht: Aufgabe (**)

Ein Stein fällt in einen senkrechten Schacht von s = 17,0 m

Tiefe. Nach welcher Zeit in s hört man oben den Aufschlag,

wenn die Schallgeschwindigkeit vSchall= 330 m/s beträgt?


89

1.27 Auto: Aufgabe (**)

Aus welcher Höhe müsste ein Auto frei fallen, damit es die

Geschwindigkeit v = 50 km/h erreicht?


92

1.28 Flugzeug: Aufgabe (**)

Ein Flugzeug rollt s = 790 m weit gleichmäßig beschleunigt

über die Startpiste und besitzt beim Abheben von der Erde

die Geschwindigkeit v = 240 km/h. mit welcher

Beschleunigung in m/s² bewegt sich das Flugzeug?


94

1.29 Endgeschwindigkeit,

Beschleunigung, Kraft: Aufgabe (**)

Ein Körper wiegt G = 35 N. Er ruht auf einer horizontalen

Unterlage und kann sich auf dieser reibungsfrei bewegen.

Es wirkt eine Kraft horizontal und gleichmäßig auf ihn, so

dass er nach einem Weg von s = 5 m die

Endgeschwindigkeit von v = 0,80 m/s erreicht hat.

a) Nach welcher Zeit hat der Körper die

Endgeschwindigkeit erreicht?

b) Wie groß ist die Beschleunigung?

c) Wie groß ist die Kraft in N?


97

1.30 Bremskraft: Aufgabe (***)

Eine Lokomotive mit einer Masse m = 80,0 t soll bei einer

Geschwindigkeit von v = 50,0 km/h auf einer Strecke s =

80,0 m gleichmäßig bis zum Stillstand abgebremst werden.

Welche Kraft in kN ist dazu erforderlich?


101

1.31 Bremsen: Aufgabe (**)

Durch eine Bremskraft F = -5.370 N wird bei einem PKW

eine Bremsverzögerung a = -6 m/s² bewirkt. Wie groß ist die

Masse des PKWs?


104

Tutorium Physik 1. Kinematik, Dynamik. · Themen 0. Einführung, Umrechnen von Einheiten / Umformen...

Documents

Transcript of Tutorium Physik 1. Kinematik, Dynamik. · Themen 0. Einführung, Umrechnen von Einheiten / Umformen...