Startseite Downloadportal Mathe- Physik CD Aufgabensammlung
Übersicht Physik
Lösungen zm_106 word pdf
Physikalischer
Hintergrund
Ergebnisse und ausführliche Lösungen zu den
Aufgaben zum dynamischen Grundgesetz II


<<< voriges Aufgabenblatt Aufgabenblatt nächstes Aufgabenblatt >>>

Nr. 01 02 03 04 05 06 07 08

1. Beim Abschleppen eines Fahrzeugs besteht die Gefahr, dass das gespannte Zugseil durch ruckartiges Anfahren reißt.
Begründen Sie dies.
  Ergebnis
  Beim ruckartigen Anfahren entstehen hohe Kräfte im Zugseil.
  Ausführliche Lösung

2. Wie lautet der Trägheitssatz?
Weshalb kommt trotzdem ein antriebsloses Fahrzeug auf ebener gerader Strecke nach einer bestimmten Zeit zum Stillstand?
  Ergebnis
  Reibungskräfte bremsen das Fahrzeug ab.
  Ausführliche Lösung

3. Was besagt das Newtonsche Kraftgesetz?
  Ergebnis
  Kraft gleich Masse mal Beschleunigung.
  Ausführliche Lösung

4. Ein Auto mit der Masse 1400 kg wird mit einer Bremskraft von 3,6 kN gebremst.
Wie groß ist die Bremsverzögerung?
  Ergebnis
  Die Bremsverzögerung beträgt etwa 2,571 m/s2.
  Ausführliche Lösung

5. Welche durchschnittlichen Kräfte haben die Kniegelenke auszuhalten, wenn jemand von einer 2 m hohen Mauer herunterspringt?
Gehen Sie von einer Masse m = 70 kg, einer Bremsstrecke von 0,5 m und der Aufprallgeschwindigkeit 6,3 m/s aus.
  Ergebnis
  Die Kniegelenke haben Kräfte von F = 2778,3 N abzufangen.
  Ausführliche Lösung

6. Auf dem Flugzeugträger Nimitz können Flugzeuge bis zu einer Masse von 36000 kg mit dem Katapult gestartet werden. Dabei werden sie auf einer Strecke von 76 m auf eine Geschwindigkeit von 252 km/h gebracht.
  a) Welche Kraft muss das Katapult ausüben?
  b) Wie groß ist die Kraft im Verhältnis zur Gewichtskraft (F/G)?
  c) Wie groß ist die Kraft, die auf den Piloten wirkt (m = 75 kg).
  Ergebnis
  a) Das Katapult muss eine Kraft von 1 160 526,316 N ausüben.
  b) Das Verhältnis F/G beträgt etwa 3,286.
  c) Auf den Piloten wirkt eine Kraft von 2417,763 N.
  Ausführliche Lösung

7. Die Masse des Spaceshuttles beträgt beim Start zusammen mit der Trägerrakete 2000 t (2.000.000 kg).
  a) Wie groß ist die Schubkraft, wenn die Rakete unmittelbar nach dem Start gerade schwebt?
  b) Die tatsächliche Schubkraft der Rakete beträgt 30 MN (30.000.000 N).
Welche Beschleunigung kann der Rakete damit verliehen werden?
  c) Wie lange benötigt die Rakete für den ersten Kilometer und welche Geschwindigkeit hat sie am Ende dieser Strecke erreicht?
  d) Warum kann über eine längere Flugstrecke die Beschleunigung nicht mehr als konstant angenommen werden?
  Ergebnis
  a) Die Schubkraft ist gleich der Gewichtskraft F = G = 19 620 000 N.
  b) Der Rakete kann eine Beschleunigung von 5,19 m/s2 verliehen werden.
  c) Für den ersten Kilometer benötigt die Rakete etwa 19,63 s.
Am Ende dieser Strecke hat sie eine Geschwindigkeit von etwa 101,882 m/s.
  d) Die Masse der Rakete nimmt durch den Treibstoffverbrauch ab.
  Ausführliche Lösung

8. Bei einem Unfall wird ein Autofahrer mit der Masse 75 kg durch einen Sicherheitsgurt auf einer Strecke von 0,4 m von 70 km/h auf 0 km/h abgebremst.
Berechnen Sie:
  a) Die Verzögerung (negative Beschleunigung).
  b) Wie groß ist die auf den Fahrer wirkende Kraft im Vergleich zur Gewichtskraft (F/G)?
  Ergebnis
  a) Die Verzögerung beträgt etwa 472,608 m/s2.
  b) Das Verhältnis F/G beträgt etwa 48,176.
  Ausführliche Lösung



1. Beim Abschleppen eines Fahrzeugs besteht die Gefahr, dass das gespannte Zugseil durch ruckartiges Anfahren reißt. Begründen Sie dies.
  Ausführliche Lösung
  Beim ruckartigen Anfahren können durch die Trägheit des abzuschleppenden Fahrzeugs so hohe Kräfte im Zugseil entstehen, dass es reißt.

2. Wie lautet der Trägheitssatz? Weshalb kommt trotzdem ein antriebsloses Fahrzeug auf ebener gerader Strecke nach einer bestimmten Zeit zum Stillstand?
  Ausführliche Lösung
  Der Trägheitssatz von Galileo Galilei:
Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger Bewegung, wenn keine Kraft auf ihn wirkt.
Das bedeutet, nur unter dem Einfluss einer Kraft kann ein Körper seinen Bewegungszustand ändern.
Ein antriebsloses Fahrzeug kommt auf einer ebenen Straße irgendwann zum Stillstand, weil es durch Reibungskräfte abgebremst wird (Fahrtwind, Lagerreibung).

3. Was besagt das Newtonsche Kraftgesetz?
  Ausführliche Lösung
  Das Newtonsche Kraftgesetz:
03_l

4. Ein Auto mit der Masse 1400 kg wird mit einer Bremskraft von 3,6 kN gebremst.
Wie groß ist die Bremsverzögerung?
  Ausführliche Lösung
  04_l
Die Bremsverzögerung beträgt etwa 2,571 m/s2.

5. Welche durchschnittlichen Kräfte haben die Kniegelenke auszuhalten, wenn jemand von einer 2 m hohen Mauer herunterspringt? Gehen Sie von einer Masse m = 70 kg, einer Bremsstrecke von 0,5 m und der Aufprallgeschwindigkeit 6,3 m/s aus.
  Ausführliche Lösung
  05_l
Die Kniegelenke haben Kräfte von F = 2778,3 N abzufangen.

6. Auf dem Flugzeugträger Nimitz können Flugzeuge bis zu einer Masse von 36000 kg mit dem Katapult gestartet werden. Dabei werden sie auf einer Strecke von 76 m auf eine Geschwindigkeit von 252 km/h gebracht.
  a) Welche Kraft muss das Katapult ausüben?
  b) Wie groß ist die Kraft im Verhältnis zur Gewichtskraft (F/G)?
  c) Wie groß ist die Kraft, die auf den Piloten wirkt (m = 75 kg).
  Ausführliche Lösung
  a) 06a_l
Das Katapult muss eine Kraft von 1 160 526,316 N ausüben.
  b) 06b_l
Das Verhältnis F/G beträgt etwa 3,286.
Das bedeutet, der Pilot wird bei dem Beschleunigungsvorgang mit dem 3,3-fachen seiner Gewichtskraft in den Sitz gepresst.
  c) 06c_l
Auf den Piloten wirkt eine Kraft von 2417,763 N.

7. Die Masse des Spaceshuttles beträgt beim Start zusammen mit der Trägerrakete 2000 t (2.000.000 kg).
  a) Wie groß ist die Schubkraft, wenn die Rakete unmittelbar nach dem Start gerade schwebt?
  b) Die tatsächliche Schubkraft der Rakete beträgt 30 MN (30.000.000 N).
Welche Beschleunigung kann der Rakete damit verliehen werden?
  c) Wie lange benötigt die Rakete für den ersten Kilometer und welche Geschwindigkeit hat sie am Ende dieser Strecke erreicht?
  d) Warum kann über eine längere Flugstrecke die Beschleunigung nicht mehr als konstant angenommen werden?
  Ausführliche Lösung
  a) 07a_l
Die Schubkraft ist gleich der Gewichtskraft F = G = 19 620 000 N.
  b) 07b_l
Der Rakete kann eine Beschleunigung von 5,19 m/s2 verliehen werden.
Da die Rakete senkrecht startet, muss der Antrieb auch die Erdbeschleunigung überwinden.
  c) 07c_l
Für den ersten Kilometer benötigt die Rakete etwa 19,63 s.
Am Ende dieser Strecke hat sie eine Geschwindigkeit von etwa 101,882 m/s.
  d) Die Masse der Rakete nimmt ab, da Treibstoff verbraucht wird. Bei gleichbleibender Schubkraft würde sich dadurch die Beschleunigung erhöhen.

8. Bei einem Unfall wird ein Autofahrer mit der Masse 75 kg durch einen Sicherheitsgurt auf einer Strecke von 0,4 m von 70 km/h auf 0 km/h abgebremst.
Berechnen Sie:
  a) Die Verzögerung (negative Beschleunigung).
  b) Wie groß ist die auf den Fahrer wirkende Kraft im Vergleich zur Gewichtskraft (F/G)?
  Ausführliche Lösung
  a) 08a_l
Die Verzögerung beträgt etwa 472,608 m/s2.
  b) 08b_l
Das Verhältnis F/G beträgt etwa 48,176.
Das bedeutet, auf den Fahrer wirkt etwa das 48-fache seiner Gewichtskraft.