Serie 3

Übungen zu Physik für Naturwissenschaften
Modul-Nr.: 116, 118 (WS 2015/16)
Serie 3
Wo immer möglich, sollte zunächst eine Formel für die gesuchte Grösse aufgestellt werden. Erst
danach sollten die gegebenen Zahlenwerte, eingesetzt werden, um ein numerisches Endergebnis
zu erhalten. Sind keine Zahlenwerte gegeben, dann ist die Formel das Endergebnis.
1. Kinematik
Ein Auto fährt entlang einer Strasse von A nach D. Zeichne für die Punkte 1 bis 7 den
Beschleunigungsvektor (ungefähr) massstabsgerecht ein, wenn das Auto gemäss dem gegebenen Geschwindigkeits-Weg-Diagramm fährt.
2. Drittes Newton’sches Prinzip
Kommentieren Sie, welche der folgenden Kräftepaare Beispiele für actio = reactio im Sinne
des dritten Newton’schen Prinzips sind:
a) Die Erde zieht den Fussball an; der Fussball zieht die Erde an.
b) Die Erde zieht den Fussball runter an den Boden; der Boden drückt auf den Ball mit
einer gleich grossen, entgegengesetzten Kraft nach oben.
c) Ein Flugzeugpropeller verdrängt Luft gegen das hintere Flugzeugende; die Luft
schiebt das Flugzeug vorwärts.
d) Ein Pferd zieht einen Wagen, ohne ihn zu bewegen; der Boden, auf dem der Wagen
steht, übt eine gleich grosse und entgegengesetzte Reibungskraft auf den Wagen aus.
e) Ein Pferd zieht einen Wagen und beschleunigt ihn; der Wagen zieht am Pferd.
3. Basketballspieler
Welche Kräfte wirken auf einen Basketballspieler während des Absprungs, Aufstiegs, Ballabgabe, Rückkehr zum Boden und beim Abfedern? Sind Aufstiegszeit (mit Ball) und
Fallzeit (ohne Ball) gleich gross?
4. Schiefe Ebene
Die Körper mit den Massen m1 = m2 = 250 g und m3 = 300 g können sich reibungsfrei
gemäss der Skizze bewegen; Rollen- und Seilmasse werden vernachlässigt, g = 9.81 m s−2 .
a) Zeichne in eine Skizze alle auf die Körper wirkenden Kräfte ein. Zur klareren Zuordnung empfiehlt es sich, verschiedene Farben zu verwenden.
b) Mit welcher Beschleunigung a bewegen sich die Körper und in welche Richtung?
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c) Wie gross sind die Seilkräfte F12 und F23 während der Bewegung?
5. Bananenjagd
Ein Affe mit einer Masse von 12 kg klettert ein masseloses Seil hinauf, das reibungsfrei über einen Ast läuft und
am anderen Ende mit einer Bananenkiste mit einer Masse
von 20 kg verbunden ist. Wie gross muss die minimale Beschleunigung sein, die der Affe haben muss, um die Kiste
vom Boden abzuheben? Sollte der Affe nach dem Abheben der Kiste anhalten und sich nur am Seil festhalten,
so wird die Kiste wieder fallen. Wie gross ist dann seine
Beschleunigung und die Seilspannung?
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