Anwendung der Newtonschen Axiome 1. Ein Radfahrer

Anwendung der Newtonschen Axiome
1.
Ein Radfahrer (Gesamtmasse 125kg) steht am oberen Ende eines 170m langen Berges mit
dem dargestellten Schild.
a) Was bedeutet dieses Schild? Bestimmen Sie den Neigungswinkel des Berges.
b) Wie groß ist die Kraft und die Beschleunigung, die der Radfahrer beim (reibungsfreien)
Herunterrollen erfährt?
c) Berechnen Sie die (theoretische) Endgeschwindigkeit am Bergende. Beurteilen Sie das Ergebnis.
Zwischen Rad und Straße wirke eine konstante Reibungskraft mit der Reibungskonstanten µ=0,12.
d) Berechnen Sie für dieses Fall die Beschleunigung, Zeit und Endgeschwindigkeit der Bewegung.
2.
Ein Pkw der Masse 1,3t ist auf einem Abhang mit 8% Gefälle geparkt.
a) Welche Kraft müssen die Bremsen aufbringen um das Fahrzeug im Stand zu halten?
b) Welche Beschleunigung erfährt das Fahrzeug, wenn die Bremsen gelöst werden?
c) Das Fahrzeug fährt aus dem Stand mit einer Antriebskraft von F A=2,4kN nach oben bzw. nach unten an.
Berechnen Sie für beide Fälle die hervorgerufenen Beschleunigungen.
d) Welche maximale Steigung könnte das Fahrzeug mit der Kraft F A überwinden, wenn die Reibungszahl
auf dieser Straße µ=0,05 beträgt
3.
Ein Wagen der Masse m1=1,5kg befindet sich auf einer 2m langen und
80cm hohen geneigten Ebene. Der Wagen ist über ein Seil und eine feste
Rolle mit der Masse m2=400g verbunden.
a) Untersuchen Sie den Bewegungszustand des Körpers.
b) Berechnen Sie die Beschleunigung des Wagens auf der geneigten Ebene.
c) Wie groß muss m2 sein, damit sich der Wagen mit 1,5m/s² nach oben bewegt?
4.
m1
m2
Ein Airbus A380 hat eine maximale Startmasse von 560 t. Er wird von vier Triebwerken angetrieben,
von denen jedes eine Schubkraft von 311 kN bringt. Der Airbus hebt bei einer Geschwindigkeit von 260 km/h ab.
Die Hälfte der Schubkraft wird zur Überwindung von Reibungswiderständen genutzt.
Wie lang muss die Startbahn mindestens sein?
Anwendung der Newtonschen Axiome
1.
Ein Radfahrer (Gesamtmasse 125kg) steht am oberen Ende eines 170m langen Berges mit
dem dargestellten Schild.
a) Was bedeutet dieses Schild? Bestimmen Sie den Neigungswinkel des Berges.
b) Wie groß ist die Kraft und die Beschleunigung, die der Radfahrer beim (reibungsfreien)
Herunterrollen erfährt?
c) Berechnen Sie die (theoretische) Endgeschwindigkeit am Bergende. Beurteilen Sie das Ergebnis.
Zwischen Rad und Straße wirke eine konstante Reibungskraft mit der Reibungskonstanten µ=0,12.
d) Berechnen Sie für dieses Fall die Beschleunigung, Zeit und Endgeschwindigkeit der Bewegung.
2.
Ein Pkw der Masse 1,3t ist auf einem Abhang mit 8% Gefälle geparkt.
a) Welche Kraft müssen die Bremsen aufbringen um das Fahrzeug im Stand zu halten?
b) Welche Beschleunigung erfährt das Fahrzeug, wenn die Bremsen gelöst werden?
c) Das Fahrzeug fährt aus dem Stand mit einer Antriebskraft von F A=2,4kN nach oben bzw. nach unten an.
Berechnen Sie für beide Fälle die hervorgerufenen Beschleunigungen.
d) Welche maximale Steigung könnte das Fahrzeug mit der Kraft F A überwinden, wenn die Reibungszahl
auf dieser Straße µ=0,05 beträgt
3.
Ein Wagen der Masse m1=1,5kg befindet sich auf einer 2m langen und
80cm hohen geneigten Ebene. Der Wagen ist über ein Seil und eine feste
Rolle mit der Masse m2=400g verbunden.
a) Untersuchen Sie den Bewegungszustand des Körpers.
b) Berechnen Sie die Beschleunigung des Wagens auf der geneigten Ebene.
c) Wie groß muss m2 sein, damit sich der Wagen mit 1,5m/s² nach oben bewegt?
4.
m1
Ein Airbus A380 hat eine maximale Startmasse von 560 t. Er wird von vier Triebwerken angetrieben,
von denen jedes eine Schubkraft von 311 kN bringt. Der Airbus hebt bei einer Geschwindigkeit von 260 km/h ab.
Die Hälfte der Schubkraft wird zur Überwindung von Reibungswiderständen genutzt.
Wie lang muss die Startbahn mindestens sein?
m2

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