Fachhochschule Hannover vorgezogene Wiederholungsklausur

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1 chhochchle nnoer orgezogene Wiederholngklr 6..5 chbereich chinenb Zeit: 9 in ch: Phyik i WS 4/5 ilfittel: orellng zr Vorleng. Ein hrzeg, d nch ertellerngben in on ll f k/h bechlenigt, oll f einer kreiförigen Pkw-ettrecke it eine di on 5 getetet werden. etrchten Sie die ewegng l gleichäßig bechlenigt.. Wie groß it die hnbechlenigng? ( etrchten Sie in b. - g. den Pnkt it der echwindigkeit on 5 k/h: b. Welcher Weg wrde f de Krei zrückgelegt? erechnen Sie: c. Die dilbechlenigng. d. Die etbechlenigng. e. Die Winkelbechlenigng. f. Die Winkelchwindigkeit. g. Die Drehzhl. ( h. ehen Sie n, d die ftreibngzhl für eifen/hrbhn richtngnbhängig it nd µ. beträgt. ei welcher echwindigkeit können die eifen nicht ehr hften? (, x i. Welche Zeit benötigt d hrzeg für zwei nden, wenn d etfhrzeg nch de Erreichen einer echwindigkeit on 5 k/h gleichförig weiterfährt? ( j. Welche (xile otorleitng it erforderlich, it der in. berechneten echlenigng nd einer hrzege on 5 kg die echwindigkeit 5 k h - z erreichen? (5. Eine e on,5 kg gleitet der helge eine lnge nd 6 geneigte chiefe Ebene hinb. Anchließend gleitet die einer wgerechten Ebene weit nd dnn eine chiefe Ebene nter 45 hinf. Die leitreibngzhl für die ten Strecke beträgt µ,5.. Welche öhe erreicht die e f der 45 Ebene, beor ie zrückrtcht? (5 b. Welche Energie geht f de Weg bi z Ukehrpnkt l Wäre erloren? (5. etrchten Sie ernet eine e on,5 kg in der geoetrichen Anordnng der Afgbe. wobei die eibng ernchläigt werden knn (d.h. etze. µ.. Wie groß it bei einer leitbewegng die echlenigng der e i Strtpnkt? (5 b. Wie groß wäre die echlenigng einer rollenden Kgel gleicher e? (5 c. Wie groß it die echlenigng für die edingngen on. nd b. für eine e on kg? (5 4. etrchten Sie den Wrf eine ll( (e 58 g f eine Zielcheibe (Z (it ernchläigbrer e, die enkrecht äßeren nd einer drehbren horizontlen Scheibe (hoogener Zylinder it e S 5, 8kg nd di, 5 befetigt it. llchwindigkeit: 44k h.. etrchten Sie den Sto l ollkoen eltich. Welchen Wert ht d Verhältni der echwindigkeiten / (echwindigkeit de ll nch Stoß, or Stoß? ( b. Welche Winkelchwindigkeit ht die Drehcheibe? ( c. etrchten Sie ein Stück Knetteril gleicher e, d nch de Wrf n der Zielcheibe hftet. Welche Winkelchwindigkeit ht die Drehcheibe jetzt? ( d. Welcher Energienteil wird in Wäre/Verforng gewndelt? ( (inweie: Zr Vereinfchng epfiehlt e ich, die dienionloe röße z erwenden (Se Pnkte; ewertng: Prozent Pnkte Verwenden Sie zr Vereinfchng bei llen Afgben g -.

2 Löngen:. Die hngchwindigkeit entpricht der ngentilchwindigkeit, dehlb Index. Die dilbechlenigng entpricht der orlbechlenigng, dehlb Index.. hnchwindigkeit nch : ( t k h 7,8. ür die hnbechlenigng folgt: b. ei gleich. echlenigng gilt: Einetzen on t ergibt: (,8 (,78 t t nd t t 4,7 7 5 k,88 c. dilbechlenigng:, d. etbechlenigng: e. Winkelbechlenigng: f. Winkelchwindigkeit: oder berechne t für 5 k h - : nd g. Drehzhl,78,86 4,75,78 α,556 5,88,78 5,88 t 5,,78 ( t α t,5565,,78 ( t,78 n( t,44 π π,65 in h. Wenn die ftreibngkrft, x kleiner it l die (Vektor-Se ller echlenigngkräfte, können die eifen de PKW nicht ehr hften., x µ µ g < Die te echlenigngkrft, die entgegen der ftreibngkrft der eifen wirkt, it die (Vektor-Se echlenigngkrft nd Zentripetlkrft Z. D tngentil nd rdil wirken, tehen beide Kräfte enkrecht nd e gilt: i. erechnng der Zeit für zwei nden: Z µ g < µ g < > µ ( g 4 (,78 4 > 5, Der etweg beträgt: U ( π D 4π 4π 5 68 Während der gleichäßigen echlenigng f eine Endchwindigkeit 4 k e 5 h k h

3 wird der Weg zrückgelegt: Die entprechende Zeit it: t e e t 4, 7 e 5 k h,89 5,78,78 Der Weg it gleichföriger ewegng it lo: V 6 V 59,6 Zeit it gleichföriger ewegng: tv 4,,78 ( 68, 4,7 59, etzeit für zwei nden: t t t ( 5 4, 48, j. xil benötigte Leitng: V x P P 5 kg,78,88 48, kw. Agnghöhe f der 6 Ebene: in 6,866, 866 Pot. Energie in der Agnghöhe: Energie Ende der 6 Ebene: eibngrbeit f der 6 Ebene: Energie Ende der orizontlen: eibngrbeit f der orizontlen: Energie i Ukehrpnkt: E g,5 kg,866 4, E E W kin W µ µ g co6, 65 E E W W kin W µ µ g, 5 E E W W W eibngrbeit f der 45 Ebene: W µ µ g co 45 W µ g co 45 µ in 45 Pot. Energie i Ukehrpnkt: E g E ( W W W g cot 45 E (,,5,65 W,445 W 4 g,445 µ g cot 45,445 g µ g cot 45,445 ( 5,5 b. eibngrbeit f der 45 Ebene: W µ g cot 45, 489,9 ete eibngenergie: W W W W W (,65,5,489, 64 W,64 eltier Energieerlt: 54,6% E 4,

4 . Zerlege die ewichtkrft in ngentil- nd orlkoponente. Die ngentilkoponente g in 6 g in 6 erzegt die chte echlenigng: echlenigng bei leiten: g in 6 8,66 b. Die Krft in 6 g in 6 erzegt bei einer rollenden Kgel owohl die echlenigng für die rnltion de Schwerpnkte l ch d Drehoent, d die Kgel rotieren lät. Drehoent: r Die ngentilkoponente der ewichtkrft teilt ich f in die Krft, die den Schwerpnkte bechlenigt, nd die Krft, die d Drehoent erzegt. E gilt: rndgleichng rnltion: ollbedingngen: rndgleichng ottion: Einetzen: g rϕ, α r 5 r r nd rα r 5 r g in 6 7 E folgt drch Utellng g in Löng: 5 g in 6 6,86 7 c. Die Löng für die echlenigngen in. nd b. ind nbhänig on der e. olglich ändern ich die echlenigngen nicht, wenn die e ttt,5 kg jetzt kg beträgt E hndelt ich einen ollkoen eltichen Stoß. Drehiplerhltngtz: Energieerhltngtz: Utellng Drehiplgleichng: ( Utellng Energiegleichng: ( Zr Vereinfchng erwende n: S, entpricht der hnchwindigkeit nd der Drehcheibe. Verwendet n die ezeichnngen nd, o folgt de Energieerhltngtz: ( de Drehiplerhltngtz: ( A l ( erhält n: (

5 Die einetzt in l ( ergibt: ( ( ( Zr Vereinfchng erwende n: 5 5 α owie: β β α Löngen der qdrtichen l. ( ± α β α ± ± Die zr poitien Wrzel gehörende Löng cheidet, d nd entgegenetzte ichtngen hben. Löng: 96, b. Die Winkelchwindigkeit erhält n einfchten den eziehngen für nd 4: ( 5 5,569, ,4, ,9 4c. E hndelt ich einen ollkoen neltichen Stoß. Drehiplerhltngtz: ( Energieerhltngtz: ( A Iplerhltngtz folgt: ( ( (,57, d. Energieerhltngtz: ( Q ( Q Einetzen on nd Liefert: ( ( Q Q

6 Kinetiche Energie Anfng: Energieerlt: Q Ekin 5 Q E kin,98 E kin lo it die Löng 98%. 5 Ekin,58 kg 4 46, 4 Q,98 46,4 45, 47