3 Gesetze von Newton und ihre Anwendungen

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1 3 eetze von Newton und ire Anwendungen 3. Der Trägeitatz U die ecwindigkeit oder die Rictung eine Körper zu ändern it der Einflu einer Kraft nötig. Überlät an einen Körper, der ic it der ecwindigkeit v auf orizontaler Ebene bewegt, ic elbt, o kot er uo päter zur Rue, je kleiner die breende Reibungkraft it. Würde die Reibung ganz wegfallen (Idealiierung), o üte ic der Körper it kontanter ecwindigkeit geradlinig weiterbewegen. Veruce: Zeitung Waer Ergebni: Ein Körper bleibt in Rue, olange auf in keine äußere Kraft einwirkt. Magnet Ergebni: Ein Körper fürt eine gleicförig geradlinige ewegung au, olange auf in keine äußere Kraft wirkt. Stalkugel. eetz von Newton (Trägeitatz) Wenn auf einen Körper keine Kraft wirkt, dann bleibt er in Rue oder bewegt ic geradlinig it kontanter ecwindigkeit weiter. (D.. eine ecwindigkeit ändert ic nict von elbt!) Jeder Körper erfärt auf der Erde eine ewictkraft. leibt ein Körper in Rue oder bewegt ic orizontal it kontanter ecwindigkeit, o u eine egenkraft voranden ein, die verindert, da die ewictkraft bewegungändernd wirkt. Zu Steen auf der Erde benötigt an alo eine Kraft, die der ewictkraft entgegengerictet it. Auf einer Horizontalen u eine egenkraft die Reibungkraft kopenieren. Autofaren Anfaren und reen (Sicereitgurt, Kopftütze, Airbag) Mit eine Lineal kann die untere Münze eine Münztapel eraugeclagen werden, one da dieer ufällt. Ticdecke unter de ecirr kann it eine Ruck eraugezogen werden. (Waru funktioniert da nict, wen an die Ticdecke langa anziet?) Toilettenpapier (langa un cnell anzieen Wo reißt e?) Junge auf eine Skateboard/Klotz auf eine Wagen. Maetück zwicen zwei enkrecten Fäden. A unteren Ende it ein riff befetigt ( langae und cnelle zieen. Wo reißt der Faden?) W. Stark; eruflice Obercule Freiing

2 3. Zuaenang zwicen Kraft, Mae und ecleunigung Au Erfarung wien wir: Je größer die antreibende Kraft auf ein Farzeug it, deto tärker wird e becleunigt (Verutung: F a). ei gleicer Kraft wird ein leictere Farzeug tärker becleunigt al ein cwerere (Verutung: a ). Dieen Zuaenang, da die ecleunigung eine Körper nur von einer Mae und der becleunigenden Kraft abängen, wollen wir nun unterucen (und wie ie zuaenängen). Verucaufbau: Verucbecreibung: Der Luftkiengleiter (Mae ) wird durc die ewictkraft der Mae becleunigt. Mit Hilfe de Cay-Lab wird die ecleunigung a de leiter betit (au der Steigung i t-v-diagra!).. Mereie: Wir betien zu verciedenen becleunigenden Kräften (ewictkraft) F g die zugeörige ecleunigung a de leiter. Dabei wird die Mae de becleunigenden Körper kontant gealten. 4g kont. F in N 0,0 0,0 0,03 0,04 a in 0,0 0,09 0,3 0,7 a-f-diagra:. Mereie: Wir betien jetzt die ecleunigung a in Abängigkeit von der Mae (leiter) de becleunigten Körper. Die becleunigende Kraft F wird dabei kontant gealten. g kont. F g kont. in g a in 0,09 0,078 0,063 0,00 a--diagra (Hyperbel) in g a in 0,09 0,078 0,063 0,00 in 3 0 g 4,7 3,8 3,,4 a Diagra (Urprungalbgerade) W. Stark; eruflice Obercule Freiing

3 Zuaenfaung: E gilt: a F kont. F a a F kont. F a F C a erecnet an nun C it Hilfe der Mewerte, o folgt: C kg F N Newton F a. eetz von Newton W. Stark; eruflice Obercule Freiing 3

4 Aufgaben zu. Newtoncen eetz. Ein Körper at die Mae 00kg. Welce Kraft wirkt auf in, wenn er die ecleunigung 6,00 erält?. Ein Skipringer (eatae 80kg) wird bei Anfaren bi zu Scanzentic in,0 k von 0 auf 9 becleunigt. Wie groß it die ittlere becleunigende Kraft? 3. Ein Onibu (eatae 4t) wird,0 lang it der Kraft 0kN becleunigt. Welce ecwindigkeit at er a Ende der ecleunigungzeit, wenn er zu eginn der k ecleunigung it der ecwindigkeit 70 fur? 4. Ein Körper at die Mae 3,kg. Er rut auf einer orizontalen Unterlage und kann ic auf dieer reibungfrei bewegen. Auf in wirkt eine kontante Kraft orizontal, oda er nac eine Weg von,0 die ecwindigkeit 0,80 erreict. a) Wie groß it die ecleunigung? b) Wie groß it die Kraft? c) Nac welcer Zeit at der Körper die ecwindigkeit 0,80 erreict? d) Welcen Weg at der Körper nac,0 zurückgelegt und wie groß it dann eine Moentangecwindigkeit? k 430g fliegt bei eine Elfetercu it etwa 00 auf da Tor zu.. Ein Fußball a) erecne die rekraft, wenn der all de Torwart direkt auf die rut trifft und an in diee Fall für den reweg 0c anetzt b) Wie groß it die Mae eine Körper, deen ewictkraft gleic der in a) berecneten rekraft it? 6. Ein Motorrad erreict auf ebener Straße vo Stand au in 4,0 die ecwindigkeit k 00 ; Farer und Macine aben zuaen eine Mae von 300kg a) Welce (durccnittlice) ecleunigung wurde dabei erreict? b) Welce (durccnittlice) Kraft wirkte dabei becleunigend? c) Welce (durccnittlice) ecleunigung wird erreict, wenn noc zuätzlic eine Peron der Mae P 60kg auf de Motorrad itzt? Dabei oll angenoen werden, da die becleunigende Kraft gleic der in Teilaufgabe b) it. In welcer k Zeit wird jetzt die ecwindigkeit 00 erreict? d) Leiten Sie für die Aufgabe c) eine allgeeine Endforel er. k 7. Ein Auto färt it der ecwindigkeit 60. Der Farer u plötzlic voll abbreen. Nac 8 kot da Auto zu Steen. a) Wie groß it die ittlere Verzögerung bei de revorgang? b) Wie groß it die ittlere rekraft auf den Farer ( 7kg )? Vergleice diee Kraft it der ewictkraft F de Farer. 8. In der Startpae zu 00 -Lauf erreict ein Atlet ( 80kg ) a Ende der erten die ecwindigkeit. Welce ittlere Kraft u der Atlet dabei aufbringen? k 9. Ein Auto färt it der ecwindigkeit 7 gegen einen tarren etonpfeiler. Da Autowrack kot nac 0,0 zu Steen. In der Regel it ein olcer Auffarunfall für Farer und Fargäte tödlic. a) Wie groß it bei de Unfall die ittlere Verzögerung? b) Da wie vielface der ewictkraft de Farer it dabei die auf in wirkende rekraft? W. Stark; eruflice Obercule Freiing 4

5 0. Eine 747 (Jubo) at die eatae Triebwerke it ingeat Fax 3, 0 kg. Die axiale Scubkraft der vier 8,8 0 N. Für den Start wird au Sicereitgründen it einer Scubkraft von F 8,0 0 N gerecnet. Wärend der Startpae üen Rollreibung- und Luftwidertandkräfte überwunden werden, die i Mittel zuaen F, 0 N betragen. Der Jubo beginnt zu fliegen, wenn er eine ecwindigkeit R k von v 300 erreict at. a) Wie lange dauert der Start? b) Wie lange u die Startban indeten ein? c) Au Sicereitgründen ind die Startbanen etwa 3,0k lang. Welce Scubkraft reict bei dieer Startbanlänge au? Würde der Start noc gelingen, wenn eine der vier Triebwerke aufällt? W. Stark; eruflice Obercule Freiing