qck Bewegungsgleichungen

11 Einsteigeraufgaben aus der Physik, mit Antworten

Welche Aufgaben sind dies hier?

Hier sind Aufgaben zu verschiedenen Bewegungsformen aus der Mittelstufe zusammengestellt. Es gibt Aufgaben zur geraden Bewegungen ohne Beschleunigung, zum schiefen Wurf, zur kreisförmigen und zur beschleunigten Bewegung.

a) Himmelsturz

Wie lange würde es dauern, bis ein Stein von internationalen Raumstation ISS auf die Erdoberfläche herabgefallen wäre? Nimm an, dass die ISS in einer Höhe von 300 Kilometern um die Erde kreist. Vernachlässige die Luftreibung.

b) Drei Seeleute

Drei Seeleute stehen an der Reling eines sehr hohen Schiffes. Von der Reling bis zur Wasseroberfläche sind es 30 Meter. Ein Seemann lässt einen Stein aus der Ruhe heraus nach unten fallen. Der andere wirft den Stein mit einer Anfangsgeschwindigkeitkeit von 10 Metern pro Sekunde senkrecht nach unten. Der dritte wirft seinen Stein mit gleicher Geschwindigkeit erst senkrecht nach oben. Nach welchen Zeiten platschen die einzelnen Steine in's Wasser?

c) Spielzeugeisenbahn

Eine Spielzeugeisenbahn zieht ruhig ihre Bahnen. Die Schienen sind kreisförmig. Der Durchmesser der Kreisbahn ist genau ein Meter. Für eine ganze Umkreisung benötigt die Bahn 14 Sekunden. Wie viele Zentimeter legt sie pro Sekunde auf der Kreislinie zurück?

d) Atlantiküberquerung

Ein Schiff fahre mit 22 Knoten über den Atlantik. Seeleute geben die Geschwindigkeit in Knoten an. Ein Knoten heißt, dass das Schiff in jeder Stunde 1,852 Kilometer zurücklegt. Wie lange bräuchte das Schiff für die Strecke, wenn die Strecke 4000 Kilometer lang ist?

e) Mondkanone

Vor über hundert Jahren schrieb der französische Schriftsteller Jules Verne einen Roman über einen Mondflug. Die Astronauten wurden dabei in einer Art hohler Kanonenkugel Richtung Mond geschossen. Wie schnell müsste eine Kugel senkrecht nach oben abgeschossen werden, wenn sie eine Höhe von 10 Kilometern erreichen soll? Das ist in etwa auch die Höhe, in der Verkehrsflugzeuge fliegen.

f) Autocrash

Ein Testauto mit einem Dummy fahre mit 100 Stundenkilometern gegen eine starre Betonwand. Angenommen, dass hintere Nummenschild kommt nach einer tausendstel Sekunde zur Ruhe, wie stark war dann seine (negative) Beschleunigung?

g) Weltraumzwerg

Angenommen ein Zwerg hätte ein Mini-Raumschiff gebaut. Es treibt das Raumschiff von innen über eine kleines Rad an. Damit kann der Zwerg das Raumschiff immer schneller machen. Er beschleunigt es also. Angenommen, das Raumschiff gewinnt in jeder Sekunde 0,1 Meter pro Sekunde an Geschwindigkeit. Nach welcher Zeit wäre es dann rund 40.000 Stundenkilometer schnell (so schnell waren die amerikanischen Mond-Raumschiffe)?

h) Steinwurf als Graph

Zeichne einen qualitativen Geschwindigkeits-Zeit Graphen für den Fall, dass jemand senkrecht einen Stein nach oben wirft.

i) Zugfahrt als Graph

Zeichne einen qualitativen Geschwindigkeits-Zeit Graphen für eine normale Zugfahrt von Köln nach Aachen. Denke dir irgendeinen realistischen Verlauf selbst aus. Beschrifte die einzelnen Abschnitte, etwa mit "Anfahrt", "normale Bremsung", "Notbremsung", "v=konstant" und so weiter.

j) Brunnenfall

Ein Stein fällt aus der Ruhelage herab in einen tiefen Brunnen. Man hört das Wasserplatschen nach 4 Sekunden. Wie tief ist der Brunnen in etwa?

k) Schallgeschwindigkeit

Macht man einen großen Fehler, wenn man in Aufgabe j die Schallgeschwindigkeit vernachlässigt? Wenn man also so täte, als wäre das Platsch-Geräusch nach dem Aufprall sofort oben an dem Ohr? Schall legt in Luft in jeder Sekunde ungefähr 340 Meter zurück.

Siehe auch:
=> lsg [Lösungen]
=> lex [Infos]