Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen

Für den Fahrgastkomfort darf die Zentripetalbeschleunigung in einem Gleisbogen 0,5 m/s² nicht überschreiten. Wie groß ist der kleinste Radius r_min für einen Bogen, der mit 240 km/h befahren wird?

Ein Auto mit 1400 kg fährt mit konstant 23 m/s durch eine ebene Kurve mit dem Radius 140 m. Bestimme die nötige nach innen gerichtete Kraft (Zentripetalkraft) F_c.

Ein Auto mit 1300 kg fährt mit 11 m/s über eine Kuppe in der Straße. Die Kuppe ist ein Kreisbogen mit dem Radius 20 m. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Normalkraft N der Straße auf das Auto auf der Kuppe.

In einem Rotor auf dem Jahrmarkt stehen die Fahrgäste an der Wand eines senkrechten Zylinders mit dem Radius 2 m. Dreht er sich schnell genug, fällt der Boden weg, und die Reibung hält sie fest. Der Haftreibungskoeffizient beträgt 0,8. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die kleinste Drehzahl n in Umdrehungen pro Minute.

Ein Wagen mit 2,5 kg wird in 2,9 m Höhe auf einer reibungsfreien Bahn aus der Ruhe losgelassen und durchfährt einen senkrechten Looping mit dem Radius 1 m. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Normalkraft N_top der Bahn auf den Wagen am höchsten Punkt des Loopings.

Eine Kurve mit dem Radius 150 m ist um 20° überhöht, und der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße beträgt 0,3. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die höchste Geschwindigkeit v_max, mit der ein Auto die Kurve durchfahren kann, ohne nach oben und außen zu rutschen.