Übungen zur Physik für Chemiker I

R. Mitdank; M. Gensler; S. Buchholz

 

Aufgaben zur 2. Übung am 01.11.11

Kinematik – geradlinig gleichförmige und beschleunigte Bewegung


5.  Addition von Geschwindigkeiten

Der Pilot eines Sportflugzeuges, das mit der Geschwindigkeit vF = 140km/h relativ zur umgebenden Luft fliegt, hält den Kurs a = 58° (Kurswinkel bezüglich Nordrichtung im Uhrzeigersinn gemessen). Der Wind kommt aus der Richtung b = 195° (fast Südwind) mit der Geschwindigkeit vW = 54 km/h.
a) Welche Geschwindigkeit vG gegenüber einer ruhenden Bodenstation hat das Flugzeug?
b) Welchen tatsächlichen Kurs (Winkel g zwischen Nordrichtung und Vektor vG) fliegt die Maschine?
Lösen Sie die Aufgabe unter Verwendung der x- und y-Komponenten der Geschwindigkeitsvektoren!

 

6. Superposition von Geschwindigkeiten

Ein Fluss der Breite B hat überall die gleiche Strömungsgeschwindigkeit vF. Die Geschwindigkeit eines Schwimmers relativ zum Wasser ist vS. Wie muss er sich verhalten, damit er beim Hinüberschwimmen

eine möglichst kurze Strecke abgetrieben wird (vS > vF): Wie lang ist die Überquerungszeit?

in möglichst kurzer Zeit hinüber kommt: Wie weit wird er abgetrieben?


7. Senkrechter Wurf, freier Fall

Mit einem Kinderspielzeug wird ein Plastikball mit einer Geschwindigkeit v0,1 = 10m/s vom Boden aus senkrecht an einer Hauswand nach oben katapultiert, so dass er gerade die Balkonhöhe b erreicht. Gleichzeitig wird aus der Höhe b ein zweiter Ball mit der Geschwindigkeit v0,2 = 2m/s nach unten geworfen.
Nach welcher Zeit und in welcher Höhe z über dem Boden und mit welchen Geschwindigkeiten v1(t) und v2(t) treffen sich die Bälle?


8. Gleichmässig beschleunigte Bewegung ; Freier Fall

 

Eine Rakete wird mit einer effektiven Beschleunigung (d.h. Erdbeschleunigung bereits subtrahiert) von 20m/s2 senkrecht gestartet. Nach 25s schalten sich die Triebwerke ab, während die Rakete weiter steigt. Schließlich hört ihr Steigflug auf, und sie fällt zur Erde zurück. Berechnen Sie

a)      die Maximalhöhe, die die Rakete erreicht,

b)      die Gesamtflugzeit der Rakete,

c)      die Geschwindigkeit der Rakete, unmittelbar bevor sie auf dem Boden auftrifft.