Aufgabenblatt 5 1.Ein Astronaut ist - versehen mit Werkzeug

Aufgabenblatt 5
1.Ein Astronaut ist - versehen mit Werkzeug - bei Außenarbeiten an
seinem Raumschiff beschäftigt. Etwa drei Meter von diesem entfernt
schwebend löst sich die Verbindungsleine. Er ist ganz auf sich alleine
gestellt.
•
•
Kann er sich selbst retten?
Sein Sauerstoffvorrat geht zur Neige. Schätzen Sie die Dauer
seines Rettungsversuchs ab.
Machen Sie für ihre Abschätzungen vernünftige Annahmen und
begründen Sie die Vorgehensweise.
2.Mighty Mike wiegt 100 kg und läuft mit 4 m/s über das Football-Feld. Speedy Gonzales wiegt nur 50
kg, läuft aber mit 8 m/s, während Ponderous Poncho 200 kg wiegt, aber nur 2 m/s schnell ist. Wer wird
beim Aufprall Mike wirkungsvoller stoppen?
a) Speedy Gonzales
b) Ponderous Poncho
c) beide gleich
Wer bricht Mike eher die Knochen?
a) Speedy Gonzales
b) Ponderous Poncho
c) beide gleich
3.Auf einem zunächst ruhenden Wagen (130 kg) steht ein Mann (65 kg). Neben ihm auf dem Wagen
liegen zwei Steine von je 5 kg Masse.
a)
Der Mann stößt einen Stein 0,25 s lang mit der Kraft 80 N horizontal nach vorne aus dem Wagen.
Welche Beschleunigung erfährt der gestoßene Stein?
Welche Geschwindigkeit hat der Stein nach dem Stoß?
Welche Geschwindigkeit hat der Wagen nach dem Stoß?
(Die Geschwindigkeiten beziehen sich auf die ruhende Umgebung!)
b)
Der Mann stößt auch noch den zweiten Stein 0,25 s lang mit der Kraft 80 N nach vorne aus dem
Wagen.
Welche Geschwindigkeit haben der zweite Stein und der Wagen unmittelbar nach dem zweiten
Stoß?
(Die Geschwindigkeiten beziehen sich wieder auf die ruhende Umgebung!)
4.Der Snowboarder Claus (m = 80 kg) startet aus der Ruhe heraus bei A an einem um 25° geneigten
Hang. Nach s = 10,4 m kommt er an eine Kante B und durchfliegt dann eine Höhe h = 3,50 m bis er im
Punkt C landet. Der Reibungskoeffizient am Hang sei 0,20, die Luftreibung werde vernachlässigt.
Welche Geschwindigkeit hat Claus kurz vor der Landung in C?
5.Ein 2 m großer Mann springt von der 42 m hohen Brücke in Kiel-Holtenau hinunter. Ein elastisches
Bungee-Seil ist dabei mit einem Ende fest an der Brücke und mit dem anderen fest an seinen Füßen
befestigt. Der stehende Mann lässt sich aus der Ruhe vertikal nach unten fallen und seine Haare
touchieren gerade die Wasseroberfläche des Flusses als seine Fallgeschwindigkeit 0 m/s beträgt. Nach
einigem auf und ab hängt der Mann kopfüber von der Brücke herab, wobei der Abstand Kopf –
Wasseroberfläche 10 m beträgt.
a) Schätzen Sie die Länge des nichtgedehnten Bungee-Seiles ab.
b) Welche maximale Geschwindigkeit erreicht der Mann während des Sprunges? Die Masse des Seils
kann im Vergleich zur Masse des Mannes vernachlässigt werden.
6.Über den Untergang der Saurier gibt es verschiedene Mutmaßungen. Eine
davon könnte wie folgt aussehen:
Vor rund 65 Millionen Jahren (Ende der Kreidezeit) kollidierte ein
Kleinplanet (Planetoid) mit einem Durchmesser von ca. 10-20 km mit der
Erde. Er erzeugte bei Yukatan einen Krater von 170 km Durchmesser. Die
damaligen Geschehnisse kamen einem Weltuntergang gleich: Der
Zusammenprall löste weltweit Erdbeben und Flutwellen aus, die
hochgeschleuderten Gesteinsmassen verdunkelten für Monate die Sonne der darauf folgende und mit Orkanen verbundene Temperatursturz unter den
Gefrierpunkt sowie die spätere Erwärmung durch Treibhauseffekte führte
zum Aussterben der Saurier. Immer wieder kommen Objekte dieser
Größenordnung in den erdnahen Bereich. Statistisch muss man mit einer
solchen Kollision pro 100 Millionen Jahre rechnen.
a) Bedeutet der Einschlag eines solchen Planetoiden wirklich das Ende der meisten Lebewesen der
Erde? Berechnen Sie hierzu die freiwerdende Energie. Gehen Sie davon aus, dass der
Himmelskörper einen Durchmesser von 10 km besitzt und mit einer Geschwindigkeit von 65000
km/h (!) einschlägt. Machen Sie für zusätzlich erforderliche Daten vernünftige Annahmen.

Download Report