Aufgaben

Die Lösungen zu diesen Aufgaben finden Sie in der zweiten Hälfte dieser Seite !

1. Ein zunächst gleichförmig mit v₀ = 0,5 m/s über eine waagerechte Ebene rollender Wagen der Masse m = 200 g wird mit einem Gebläse Δt = 4s lang mit F = 0,3 N beschleunigt.

Welche Geschwindigkeit hat der Wagen nach dem Beschleunigungsvorgang ?

2. Ein Experimentierwagen mit m_W = 300 g trifft auf ebener Fahrbahn mit v₀ = 3 m/s auf einen m_B = 100g schweren Bremsklotz und schiebt diesen während des Bremsvorgangs der Dauer Δt vor sich her. Die Bremskraft, welche von der Ebene auf den Klotz ausgeübt wird, beträgt 0,5 N.

Wie groß ist Δt ?

Präsentation von Aufgaben mit einem Datenprojektor (Information für Lehrer)

Lösungen

Zu 1.:

Der Geschwindigkeitszuwachs während der Beschleunigungszeit Δt beträgt Δv = a· Δt.

V = v₀ + Δv = v₀ + a · Δt

a = F/m

→ v = v₀ + F/m · Δt

v = 0,5 m/s + 0,3N / 0,2 kg · 4s = 6,5 m/s

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Zu 2.:

Sofort nach dem Zusammenstoß ist der Impuls von Bremsklotz + Wagen gleich dem Impuls des Wagens vor dem Stoß. (m_B+ m_W)·v=m_W · v₀. v = Geschwindigkeit unmittelbar nach dem Stoß. Nach dem Stoß wird der Bremsklotz mit dem Wagen unter der Kraft F = 0,5 N auf die Geschwindigkeit 0 abgebremst. Die Geschwindigkeitsänderung Δv während des Bremsens ist demnach gleich v.

v = a·Δt; a = F/(m_B + m_W ) → Δt = v ·(m_B + m_W ) / F

v = m_W · v₀ / (m_B + m_W ) → Δt = m_W · v₀ / F → Δt = 0,3 kg · 3m/s / 0,5 N = 1,8 s