Technische Akademie Wuppertal e.V. - Weiterbildungszentrum Bochum ¨ Ubungen zur Vorbereitung auf die Klausur Physik fu ¨ r Maschinenbau Dr. Andreas Duvenbeck Fakult¨at f¨ ur Physik Universit¨at Duisburg-Essen [email protected] Aufgabe 1 WS 09/10 Blatt 1 Eindimensionale Bewegung Ein Autofahrer startet zur Zeit t = 0 am Anfang einer geradlinigen Teststrecke. In 10 s beschleunigt er gleichf¨ormig auf 180 km/h, beh¨ alt diese Geschwindigkeit f¨ ur 10 Sekunden bei und bremst dann mit einer Verz¨ogerung von 6 m/s2 bis zum Stillstand ab. (a)Wie lange dauert der Bremsvorgang? (b)Welche Strecke hat das Auto dann insgesamt zur¨ uckgelegt? Aufgabe 2 Eindimensionale Bewegung II Eine eingleisige Bahnstrecke hat eine L¨ ange von 12 km. Um 12.00 Uhr f¨ ahrt ein Zug mit 72 km/h auf dieser Strecke. Gleichzeitig bef¨ ahrt diese ein zweiter Zug aus der entgegengesetzten Richtung mit einer Geschwindigkeit von 48 km/h. An welcher Stelle und zu welcher Uhrzeit stoßen die Z¨ uge zusammen, wenn keiner von beiden bremst? Aufgabe 3 Senkrechter Wurf Ein Ball mit der Masse m1 = 50g wird mit der Anfangsgeschwindigkeit v1 = 25 m/s vertikal nach oben geworfen. Zwei Sekunden sp¨ ater folgt ihm ein zweiter Ball mit der Masse m2 = 70 g und der Anfangsgeschwindigkeit v2 = 20 m/s. Zu welchem Zeitpunkt und in welcher H¨ ohe begegnen sich die beiden B¨alle? Vernachl¨ assigen Sie bei Ihren Berechnungen die Luftreibung. Aufgabe 4 Polizeikontrolle Ein Wagen fahre mit 80 km/h durch eine Tempo 30 Zone. Ein Polizeiwagen starte aus dem Stand heraus genau in dem Moment, als der Raser ihn passiert und beschleunigt konstant mit 5 m/s2 . (a) Skizzieren sie das Geschehen in einem x-t-Diagramm. (b) Zu welcher Zeit t holt die Polizei den Tempos¨ under ein? (c) Wie schnell f¨ ahrt der Polizeiwagen in diesem Moment? Aufgabe 5 Uhren und Winkelgeschwindigkeiten (a) Welche Winkelgeschwindigkeiten haben Sekunden-, Minuten- und Stundenzeiger einer Uhr! (b) Betrachten Sie eine analoge Armbanduhr. Es ist genau 16:00 Uhr. Zu welcher Uhrzeit liegen der Minuten- und der Stundenzeiger exakt u ¨ bereinander? Aufgabe 6 Zentrifugalbeschleunigung In der Ausbildung zum Astronauten werden Hochleistungszentrifugen eingesetzt, um die GKr¨ afte w¨ahrend des Raketenstarts zu simulieren. Nehmen Sie an, dass eine Beschleunigung von 5G, d. h. 5 · g, simuliert werden soll und der Arm der Zentrifuge etwa 5 m lang ist. Wieviel Umdrehungen pro Minute sind daf¨ ur notwendig?
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