Experimentalphysik A (Nebenfach) Wintersemester 2014/15 — Dr. L. Kador 22. Oktober 2014 Blatt 3: Beschleunigung, einfache Kraftgesetze Aufgabe 10: Beschleunigtes Teilchen Ein Teilchen startet aus der Ruhelage am Punkt x = 0 und wird 6 s lang entlang der x-Achse beschleunigt. Die Beschleunigung a in Abhangigkeit ¨ der Zeit ist in der Skizze angegeben (geradlinige Bewegung). (a) Berechnen und zeichnen Sie schematisch den Verlauf der Geschwindigkeit v als Funktion der Zeit. (b) Berechnen und zeichnen Sie schematisch die zuruckgelegte ¨ Wegstrecke s als Funktion der Zeit. (c) Welche maximale Geschwindigkeit vmax wird wahrend ¨ der 6 s erreicht? Nach welcher Zeit wird vmax erreicht? (d) Welche Wegstrecke hat das Teilchen insgesamt zuruckgelegt? ¨ Aufgabe 11: Gleichformig ¨ beschleunigte Bewegung, Newtonsche Axiome Auf einer geraden horizontalen Luftkissenschiene sei ein Schlitten der Masse M reibungsfrei verschiebbar. An M seien masselose Faden ¨ befestigt, die an den Enden der Schiene uber ¨ masselose Umlenkrollen nach unten gefuhrt ¨ werden und die Massen m1 bzw. m2 tragen. Das System werde zunachst ¨ in der beschriebenen Lage festgehalten. Nach dem Loslassen fuhrt ¨ es eine beschleunigte Bewegung aus. Samtliche ¨ Reibungseﬀekte sollen vernachlassigt ¨ werden. Rechnen Sie die folgenden Teilaufgaben fur ¨ die Werte m1 = m, m2 = 3 m und M = 6 m, zunachst ¨ allgemein und dann die Zahlenwerte fur ¨ m = 50 g. (a) Mit welcher Kraft (Betrag und Richtung) muss M festgehalten werden? (b) Berechnen Sie die durch die Schwerkraft bewirkte Beschleunigung a der Massen nach dem Loslassen. Aufgabe 12: Schwerkraft auf Ganymed Der Jupitermond Ganymed ist mit einem Radius von RG = 2630 km der großte ¨ Mond des Sonnensystems. Seine Masse betragt ¨ mG = 1,48 · 1023 kg. (a) Berechnen Sie die mittlere Dichte von Ganymed in g/cm3 . (b) Berechnen Sie die Fallbeschleunigung an der Oberflache ¨ des Mondes. (c) Berechnen Sie die auf Ganymed herrschende Gewichtskraft eines zukunftigen ¨ Astronauten, dessen Masse (einschließlich Raumanzug) mA = 140 kg betragt. ¨ Hinweis: Die Gravitationskraft, die von einer homogenen Kugel (außerhalb der Kugel) erzeugt wird, ist genauso groß, als ob ihre gesamte Masse im Mittelpunkt vereinigt ware. ¨