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Kraft und Be­schleu­ni­gung

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Die New­ton­sche Be­we­gungs­glei­chung (NBG) wird in Phy­sik­bü­chern meist in der Form F = m·a an­ge­ge­ben; bzw. in Vek­tor­schreib­wei­se: F = m· a .

Lege kurz dar, dass dies auch aus un­se­rer bis­he­ri­gen Schreib­wei­se der NBG folgt:







In die­ser Form liest sich die Aus­sa­ge der NBG wie folgt:

Wirkt die Kraft  F auf einen Kör­per der Masse m ein, so er­fährt die­ser Kör­per eine Be­schleu­ni­gung  a in Kraft­rich­tung. Das Maß der Be­schleu­ni­gung ist: a = F / m.
Auf­trag:

Be­ar­bei­te mit die­ser Kennt­nis unten ste­hen­de Auf­ga­ben.

  1. Ein Gü­ter­zug der Masse 850 t fährt mit einer Be­schleu­ni­gung von 0,12 m·s -1 an. Be­stim­me die zum Be­schleu­ni­gen not­wen­di­ge Kraft. Ver­glei­che diese Kraft mit der Ge­wichts­kraft des Zuges!
  2. Ein Vater zieht an einem Schlit­ten, auf dem seine bei­den Kin­der sit­zen. Die Ge­samt­mas­se von Schlit­ten und Kin­der be­trägt 85 kg. Die ef­fek­ti­ve Zug­kraft be­trägt rund 40 N.
    1. Be­stim­me die Be­schleu­ni­gung.
    2. Be­stim­me die Ge­schwin­dig­keit und den zu­rück­ge­leg­ten Weg nach 4 Se­kun­den, wenn der Vater den Schlit­ten aus der Ruhe her­aus zieht.
  3. Das US-Raum­schiff Dra­gon wird mit der Trä­ger­ra­ke­te Fal­con 9 ins All ge­bracht. Beim Start be­sit­zen sie zu­sam­men eine Masse von 338 Ton­nen.
    1. Die so­ge­nann­te Bo­den­schub­kraft von Fal­con 9 be­trägt 4,9 · 10 6 N. Be­stim­me die Be­schleu­ni­gung die der Ra­ke­te damit ver­lie­hen wer­den kann.
    2. Be­stim­me die Kraft, die hier­bei auf einen As­tro­naut der Masse 85 kg wirkt. Um wel­chen Fak­tor wird er sich wohl schwe­rer füh­len?
    3. Be­rech­ne die Zeit­span­ne, bis die Höhe von 1 km er­reicht ist und gib die Ge­schwin­dig­keit in die­ser Höhe an (Luft­wi­der­stand wird ver­nach­läs­sigt).
    4. Be­grün­de, wes­halb über eine län­ge­re Flug­stre­cke die Be­schleu­ni­gung nicht mehr als kon­stant an­ge­nom­men wer­den kann.
  4. Das erste New­ton­sche Axiom be­sagt: Wir­ken auf einen Kör­per keine Kräf­te, so be­hält er sei­nen Zu­stand der Be­we­gung bzw. der Ruhe bei. Ar­gu­men­tie­re, wes­halb das so ist!

 

Kraft und Be­schleu­ni­gung: Her­un­ter­la­den [docx] [22 KB]

Kraft und Be­schleu­ni­gung: Her­un­ter­la­den [xlsx] [22 KB]