A1 |
Ein Auto beschleunigt gleichmäßig in |
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12 |
s von |
0 |
auf |
100 |
km/h. |
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Welchen Weg hat es in dieser Zeit zurückgelegt? |
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Welche Kraft wirkt dabei auf den |
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85 |
kg schweren Fahrer? |
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A2 |
Ein Radfahrer beschleunigt in |
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4 |
s von 0 auf |
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9 |
ms-1 und |
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übt dabei eine Kraft von |
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191,25 |
N aus. Wie viel wiegt der Fahrer? |
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A3 |
Eine Rakete soll in |
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2,5 |
min die Geschwindigkeit |
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5 |
km/s erreichen. |
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Wie groß ist die Beschleunigung und welchen Weg legt die Rakete in |
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dieser Zeit zurück? Welche Kraft üben ihre Triebwerke aus bei einer Masse |
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von |
20 |
Tonnen? |
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(Antwort in Kilo Newton) |
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A4 |
Die Beschleunigung des ICE-Höchstgeschwindigkeitszuges der Deutschen |
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Bahn AG kann bis zu |
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1,2 |
ms-2 |
erreichen. |
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a) |
Nach welcher Zeit würde danach der Zug seine Höchstgeschwindigkeit |
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von |
360 |
km/h erreichen? |
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b) |
Welche Strecke hat er dann zurückgelegt? |
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c) |
Wie groß ist die elektrische Kraft bei einer Gesamtmasse des Zuges |
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von |
235 |
Tonnen? |
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(Antwort in Mega Newton) |
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A5 |
Ein PKW fährt mit einer Geschwindigkeit von |
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80 |
km/h. Der Fahrer |
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sieht auf der Strasse einen toten Hirsch und bremst auf Null innerhalb |
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4 |
Sekunden. |
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Mit welcher Kraft druckt der |
75 |
kg schwere Fahrer dabei auf Lenkrad? |
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A6 |
Welche Geschwindigkeit erreicht ein Körper, der aus dem Stand heraus |
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12 |
Sekunden lang mit |
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2,5 |
ms-2 |
beschleunigt wird? |
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Wie gross ist seine Masse, wenn auf ihn eine Kraft von |
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25 |
kN wirkt? |
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A7 |
Ein Zug mit der Gesamtmasse |
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600 |
t erreicht beim Anfahren von der |
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|
Haltestelle aus auf der Strecke von |
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2,45 |
km die Fahrgeschwindigkeit |
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120 |
km/h. Wie groß ist die Kraft, mit der die Lokomotive den Zug zieht? |
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A8 |
Ein Auto mit der Masse |
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900 |
kg wird auf einer Strecke von |
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50 |
m |
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durch die konstante Kraft |
1200 |
N bis zum Stillstand abgebremst. |
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Wie groß war die Anfangsgeschwindigkeit? |
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A9 |
Ein Rammbär mit der Masse |
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450 |
kg fällt aus |
3,9 |
m Höhe herab |
|
und trifft auf einen Pfahl, wobei der Rammbär in |
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|
0,01 |
s gleichmäßig |
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|
abgebremst wird. Mit welcher Kraft drückt er den Pfahl in den Boden? |
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(Antwort in Mega Newton) |
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A10 |
Ein Auto der Masse |
450 |
kg erfährt beim Start eine Beschleunigung |
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von |
1,2 |
ms-2 |
Wie groß ist die Kraft, die das Auto in Bewegung setzt? |
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A11 |
Bei einem Torschuss schießt ein Spieler den Fußball mit der Masse |
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120 |
g mit einer Schusskraft von |
5000 |
N aufs Tor. Welche |
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Geschwindigkeit erreicht der Fußball, wenn das Abschießen |
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3 |
s |
|
dauert? |
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A12 |
Welche Kraft ist nötig, um ein Auto der Masse |
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450 |
kg in |
10 |
s. |
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auf eine Geschwindigkeit von |
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100 |
km/h zu beschleunigen? |
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A13 |
Ein Zug der Masse |
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450 |
t fährt mit der Beschleunigung |
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0,080 |
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ms-2 |
|
aus der Ruhe an. Welche Kraft braucht man zum Beschleunigen? |
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A14 |
Ein Schlitten, der zusammen mit einer darauf sitzenden Person die Masse |
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75 |
kg hat, wird mit der Kraft |
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80 |
N aus dem Stand beschleunigt. |
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|
Berechnen Sie für den Fall, dass keine Reibungskräfte zu überwinden sind: |
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a) |
Die Beschleunigung, die der Schlitten erfährt. |
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b) |
Die Beschleunigungsstrecke, die in den ersten |
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20 |
Sekunden |
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zurückgelegt wird. |
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c) |
Die erreichte Geschwindigkeit (in km/h) nach |
40 |
Sekunden. |
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Wiederholen Sie obige Rechnung für den Fall, dass beim Ziehen |
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des Schlittens eine konstante Reibungskraft |
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450 |
N zu überwinden |
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ist. |
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A15 |
Die Kolben eines Verbrennungsmotors werden ais Aluminium hergestellt, |
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also aus einem sehr leichten Metall. Warum müssen die Kolben so leicht |
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wie möglich sein? |
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A16 |
Wie lautet der Trägheitssatz? Weshalb kommt trotzdem ein antriebsloses |
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Fahrzeug auf ebener gerader Strecke nach einer bestimmten Zeit zum |
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Stillstand? |
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A17 |
Beim Abschleppen eines Fahrzeugs besteht die Gefahr, dass das |
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gespannte Zugseil durch ruckartiges Anfahren reißt. Begründen Sie dies. |
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A18 |
Ein Mittelklassewagen (Masse: |
|
800 |
kg) beschleunigt in |
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15 |
s |
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von |
60 |
auf |
200 |
km/h. |
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a) |
Wie groß ist die mittlere Beschleunigung? |
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b) |
Wie groß die mittlere Kraft auf das Auto? |
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A19 |
Auf dem Flugzeugträger Enterprise können Flugzeuge bis zu einer Masse |
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von |
550 |
kg mit dem Katapult gestartet werden. Dabei werden sie auf |
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|
einer Strecke von |
300 |
m auf eine Geschwindigkeit von |
|
150 |
km/h |
|
gebracht. |
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a) |
Welche Kraft muss das Katapult ausüben? |
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b) |
Wie groß ist die Kraft im Verhältnis zur Gewichtskraft (F/G)? |
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c) |
Wie groß ist die Kraft, die auf den Piloten wirkt (m = |
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78 |
kg). |
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A20 |
Was besagt das Newtonsche Kraftgesetz? |
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A21 |
Ein |
750 |
kg schweres Auto wird mit einer Bremskraft von |
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1350,6 |
N |
|
gebremst. Wie groß ist die Bremsverzögerung? |
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A22 |
Welche durchschnittlichen Kräfte haben die Kniegelenke auszuhalten, |
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|
wenn ein Mann (m=82kg) von einer |
4 |
m hohen Mauer herunterspringt? |
|
Gehen Sie von einer |
Bremsstrecke von |
30 |
cm aus. |
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A23 |
Bei einem Unfall wird ein Autofahrer mit der Masse |
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94 |
kg durch |
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|
einen Sicherheitsgurt auf einer Strecke von |
|
40 |
cm von |
150 |
km/h |
|
auf |
10 |
km/h abgebremst. Berechnen Sie: |
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a) |
Die Verzögerung (negative Beschleunigung). |
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b) |
die auf den Fahrer wirkende Kraft im Vergleich zur Gewichtskraft |
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A24 |
Beim Fußballspielen erreicht ein straff geschossener Ball eine |
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Geschwindigkeit von |
|
130 |
km/h. Wenn der Torwart einen solchen |
|
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|
Ball fangen will, muss er auf einer Strecke von etwa |
|
10 |
cm die |
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|
Geschwindigkeit des Balles auf 0 km/h herabsetzen. Wie groß ist die |
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|
durchschnittliche Kraft, die der Ball auf den Torwart ausübt? |
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(Masse des Balles: |
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410 |
g). |
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A25 |
Ein unbeladenes Verkehrsflugzeug der Masse |
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36 |
t hebt nach dem |
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Start mit einer Geschwindigkeit von |
280 |
km/h ab. Die Startbahn |
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ist |
3,5 |
km lang. |
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a) |
Wie lange dauert es bis zum Abheben (a = konstant)? |
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b) |
Welche Beschleunigung muss es beim Start erfahren? |
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c) |
Welche Kraft muss es beim Start erfahren? |
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d) |
Um wie viel muss die Startbahn verlängert werden, wenn die Zuladung |
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12 |
t beträgt und Abhebgeschwindigkeit so wie Beschleunigungs- |
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kraft gleich bleiben sollen? |
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A26 |
Im Roman von Jules Verne (Die Reise zum Mond) wurde die Mondrakete |
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aus einer Kanone abgeschossen. Wäre das technisch möglich? |
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Daten: Masse des menschlichen Körpers: |
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75 |
kg |
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Nötige Startgeschwindigkeit: |
1,68 |
km/s |
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Länge des Kanonenrohres: |
6 |
m |
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A27 |
Die Masse des Spaceshuttles beträgt beim Start zusammen mit der |
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Trägerrakete |
1570 |
t. |
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a) |
Wie groß ist die Schubkraft, wenn die Rakete in 10 Sekunden nach |
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|
dem Start schon mit einer Geschindigkeit von |
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0,15 |
km/s besitzt ? |
|
b) |
Die tatsächliche Schubkraft der Rakete beträgt |
35,325 |
MN. |
Welche |
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|
Beschleunigung kann der Rakete damit verliehen werden? |
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c) |
Wie lange benötigt die Rakete für den ersten Kilometer? |
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d) |
Welche Geschwindigkeit hat sie am Ende dieser Strecke erreicht? |
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e) |
Warum kann über eine längere Flugstrecke die Beschleunigung |
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nicht mehr als konstant angenommen werden? |
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A28 |
Ein LKW verliert |
6 |
Sekunden nach den Start einen Stein. |
|
4 |
Sekunden |
|
später einen zweiten. Die Zugkraft des Wagens beträgt |
|
2700 |
N |
und |
|
|
|
er trägt zusätzlich |
2 |
Tonnen Schotter. |
|
Wie gross ist die Beschleunigung |
|
wenn die verlorene Steine in einem Abstand von |
|
24 |
liegen? |
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Welche Masse hat der unbeladener Wagen ? |
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A29 |
Ein liegengebliebenes Auto mit der Masse |
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560 |
kg wird von seinem |
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Fahrer mit einer konstanten Kraft angeschoben. |
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Nach |
90 |
s hat sich das Auto um |
15 |
m bewegt. |
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a) |
Wie groß ist die Beschleunigung? |
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b) |
Das Auto wurde mit einer Kraft von |
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2,48889 |
N angeschoben. |
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Berechnen Sie die Beschleunigung mit Hilfe der Kraft. |
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Wodurch kommt der Unterschied zustande? |
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A30 |
Die Masse eines beladenen Boeing 747 beträgt |
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250 |
t. |
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Die 4 Triebwerke erzeugen zusammen eine Antriebskraft von |
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1800,0 |
kN. |
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Wie lang muss die Startbahn des Flughafens sein, damit das Flugzeug |
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die nötige Geschwindigkeit von |
280 |
km/h erreichen kann? |
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A31 |
Ein Arbeiter zieht über eine feste Rolle Backsteine |
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25 |
m hoch. |
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Je Ladung befördert er |
50 |
kg Steine und braucht dafür |
12 |
Sekunden. |
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Berechnen Sie Arbeit und Leistung. |
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A32 |
Wie lange braucht ein Junge, der auf Dauer |
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240 |
W leistet, um |
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50 |
kg Kohlen |
12 |
m hoch zu ziehen ? |
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A33 |
Ein Matrose mit der Masse |
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83 |
kg behauptet in |
12 |
Sekunden |
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einen |
12 |
m hohen Mast erklimmen zu können. |
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Welche Leistung müsste er dazu vollbringen? |
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A34 |
Der Motor eines PKW mit der Masse |
600 |
kg leistet maximal |
95 |
kW. |
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In welcher Zeit könnte das Fahrzeug theoretisch einen Höhenunterschied |
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von |
150 |
m bergauf überwinden? |
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A35 |
Welche Lageenergie (Höhenenergie) hat ein Eisenträger ( m = |
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95 |
t ) |
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im 4. Stock eines Hauses ( h = |
12 |
m ) gegenüber dem Erdboden? |
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A36 |
Bei welcher Geschwindigkeit hat ein Pkw ( m = |
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480 |
kg ) die |
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Bewegungsenergie 1 MJ? |
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A37 |
Ein Ball ( m = |
480 |
g ) wird von einem |
150 |
m hohen Turm mit einem |
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Geschwindigkeitsbetrag v1= |
15 |
m/s weggeworfen. Mit welcher |
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Geschwindigkeit v2 erreicht er den Erdboden? |
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A38 |
Ein Auto prallt mit |
100 |
km/h gegen eine feste Mauer. Aus welcher Höhe |
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müsste es frei herabfallen, um die gleiche zerstörende Energie zu |
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bekommen ? |
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A39 |
Ein Radfahrer kommt mit |
10 |
m/s an einen Abhang, stürzt |
10 |
m |
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hinunter und prallt auf eine Mauer. Welche Geschwindigkeit hat er kurz |
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vor dem Aufprall? |
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A39 |
Während ein Auto mit der Geschwindigkeit |
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100 |
km/h eine Straße |
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LK |
mit |
16 |
% Steigung aufwärts fährt, kuppelt Fahrer den Motor aus. |
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Wie weit kommt das Auto dann noch (ohne Reibung)? |
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A40 |
Ein Auto ( m= |
1200 |
kg ) wird von null auf |
54 |
km/h, dann von |
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54 |
auf |
108 |
km/h beschleunigt. |
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Wird jeweils die gleiche Menge Treibstoff benötigt? |
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A41 |
Wie schnell ist ein |
25 |
kg schwerer Körper, der aus der Ruhe, linear und |
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reibungslos für |
120 |
Sekunden mit einer Leistung von |
75 |
Watt |
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beschleunigt wird? |
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A42 |
Wie schnell kommt ein Körper unten auf, wenn er – aus der Ruhe und |
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reibungslos in einem homogenen Gravitationsfeld der Größe |
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1,45 |
ms-2 |
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aus einer Höhe von |
25 |
m nach unten fällt? |
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A43 |
Welche Masse hat ein Körper, wenn er durch einen Kraftstoss von |
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76 |
N.s |
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aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit von |
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35 |
m/s beschleunigt wird? |
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A44 |
Welche Masse und Geschwindigkeit hat ein Körper mit einem kinetischen |
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Impuls von |
32 |
kg.m/s, und einer kinetischen Energie von |
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120 |
J? |
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A45 |
Welche Leistung muss ein Radfahrer abgeben, wenn bei einer Geschwindigkeit |
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von |
42 |
km/h die Summe aus Roll- und Luftwiderstand mit einer Kraft von |
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120 |
N (gegen die Fahrtrichtung) wirken? |
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A46 |
Nach welcher Zeit erreicht in einem nach unten gerichteten homogenen |
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Schwerefeld der Größe |
3,6 |
ms-2 ein mit |
46 |
m/s nach oben geworfener |
|
Körper seinen oberen Umkehrpunkt? |
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A47 |
Ein Auto beschleunigt innerhalb von |
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15 |
Sekunden von |
60 |
km/h. |
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Welche Geschwindigkeit v2 erreicht es, |
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dieses Manövers einer Strecke von |
500 |
zurückgelegt ist? |
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A48 |
Wie schnell ist ein Körper, wenn er – aus der Ruhe – für |
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15 |
Sekunden mit |
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1,25 |
ms-2 linear beschleunigt wird? |
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A49 |
In wieviel Sekunden beschleunig ein Porsche von |
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120 |
auf |
240 |
km/h, |
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wenn bekannt ist, dass es innerhalb dieses Manövers einer Strecke von |
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500 |
zurückgelegt ist? |
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Mit welcher Kraft drückt der |
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80 |
kg schwerer Fahrer dabei auf den Sessel? |
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A50 |
Welche Leistung ist nötig, um einen |
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320 |
kg schweren Körper aus der Ruhe, |
|
linear, gleichmässig und reibungslos innerhalb |
|
3 |
Sekunden auf |
120 |
m/s |
|
zu beschleunigen? |
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A51 |
Wie lange braucht eine Rakete, wenn sie aus der Ruhe mit |
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1,7 |
ms-2 |
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auf |
125 |
m/s beschleunigen soll? |
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A52 |
Wie groß ist die Arbeit, die ein Schüler (m= |
62 |
kg) verrichtet, wenn er auf |
|
einen |
3,2 |
km hohen Berg steigt ? Welcher Leistung entspricht es, wenn |
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|
er diese Strecke in |
2 |
Stunden schafft ? |
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A53 |
Ein Gewichtheber „reißt“ |
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320 |
kg zur Hochstrecke (2,1 m) und hält sie dort |
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3,2 |
Sekunden lang. |
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a) |
Überlegen Sie, in welcher Phase er Arbeit im Sinne der Physik, bzw. im |
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umgangssprachlichen Sinne verrichtet. |
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b) |
Berechnen Sie die Arbeit. |
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c) |
Berechnen Sie die Leistung, wenn die Zeit |
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3,2 |
Sekunden beträgt. |
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A54 |
In einer Schleuse wird ein Lastkahn (m= |
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20,75 |
t ) um |
18 |
m gehoben. |
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a) |
Wie groß ist die Arbeit ? |
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b) |
In welcher Zeit schaft es ein Motor mit der Leistung von |
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0,12 |
MW ? |
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A55 |
Eine Schülerin zieht einen Expander mit der Kraft Fmax = |
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25,8 |
N. |
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54 |
cm aus. Wie groß ist die Arbeit ? |
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A56 |
Was versteht man unter Lageenergie, Spannenergie, Bewegungsenergie ? |
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Geben Sie jeweils ein Beispiel. |
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A57 |
Welche Kraft wirkt im Motor eines Fahrzeuges mit der Geschwindigkeit von |
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128 |
km/h und einer Leisung von |
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48 |
kW ? |
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A58 |
Wie groß ist die potentielle Energie eines Steins (m= |
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2,5 |
kg) |
126 |
Meter über |
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dem Erdboden, bezogen auf den Erdboden? |
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A58 |
Wie groß ist die kinetische Energie eines Autos der Masse |
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430 |
kg bei |
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220 |
km/h? |
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