Aufgaben zur Newtonschen Mechanik (Dynamik) 10b
Inhaltsverzeichnis
Grundlagen
Jemanden anschieben
Moritz wird von Karla wird auf einem Bürodrehstuhl angeschoben. Seine (träge) Masse beträgt 70kg und die des Stuhls 10kg. Dabei wird er 2 m/sec schnell.
- Wieviel Impuls steckt in Moritz und wieviel im Stuhl?
- Mit welcher mittleren Kraft schiebt Karla, wenn sie eine halbe (ganze) Sekunde lang geschoben hat?
Losfahren
Marlene beschleunigt auf ihrem Rad aus dem Stand 10 Sekunden lang mit einer mittleren Kraft von 30 Newton. Zusammen mit dem Rad hat sie eine (träge) Masse von 60kg.
- Wie schnell wird sie? (Gib das Ergebnis auch in km/h an.)
Die Weltraumwaage SLAMMD
Das "Space Acceleration Mass Measurement Device", kurz SLAMMD bestimmt auf der ISS (International Space Station) die Masse von AstronautInnen durch eine lineare Beschleunigung. (Demovideo)
Bei einer Messung wurde die Person durch eine Kraft von 50 Newton in 1,2 Sekunden auf eine Geschwindigkeit von 0,8 Meter pro Sekunde beschleunigt.
- Wie groß ist deren (träge) Masse?
Der Anschnallgurt
Der Gurt verhindert bei einem Autounfall stärkere Verletzungen.
Wie groß sind wohl die Kräfte auf den Kopf der FahrerIn bei einem Aufprall mit 50 km/h auf ein festes Hindernis mit und ohne Gurt?
Mit Hilfe dieses Videos vom TCS wurde die Zeitdauer des Abremsens des Kopfes mit und ohne Gurt abgeschätzt. In den Zeitlupenaufnahmen wurden ca. 500 Bilder pro Sekunde aufgenommen, also alle 2 msec ein Bild gemacht.
- Abremsen durch Aufprall auf Frontscheibe und Lenkrad: ca. 6 msec
- Abremsen durch den Gurt: ca. 44 msec
Ein menschlicher Kopf hat eine Masse von ca. 3-4kg ([1], [2]).
- Berechne die wirkenden Kräfte beim Abbremsen und vergleiche sie mit der Gewichtskraft des Kopfes.
Wasserwerfer
Der Wasserstrahl eines Wasserwerfers hat soviel Impuls, dass er Menschen umwerfen kann. Hält man in einem vereinfachten Experiment ein Brett in den Wasserstrahl eines Gartenschlauchs, so spürt man eine Kraft. Mit dieser Kraft wird das Wasser bis zum Stillstand abgebremst!
Aus einem Schlauch spritzen pro Minute 6 Liter Wasser. Man misst eine Kraft von 0,5 Newton auf das Brett.
- Wie schnell ist das Wasser?
Am Wasserhahn
Bestimme die Austrittsgeschwindigkeit des Wassers am Hahn.
Man hat folgende Hilfsmittel zur Verfügung: eine Waage (mit einer Plastiktüte zum Schutz), ein Messbecher und eine (Stopp-)Uhr.
Beschreibe den Aufbau, die Messergebnisse und die Auswertung.
