Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen

Ein Stein mit 0,2 kg wird auf einem glatten, ebenen Tisch an einer Schnur auf einer waagerechten Kreisbahn mit dem Radius 1 m herumgeschleudert; die Schnur reißt bei einer Kraft von 10 N. Bestimme die höchste Geschwindigkeit v_max, die der Stein haben kann.

Für den Fahrgastkomfort darf die Zentripetalbeschleunigung in einem Gleisbogen 0,8 m/s² nicht überschreiten. Wie groß ist der kleinste Radius r_min für einen Bogen, der mit 250 km/h befahren wird?

Ein Auto fährt durch eine ebene Kurve mit dem Radius 35 m. Der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße ist 0,3. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die größte Geschwindigkeit v_max, mit der das Auto die Kurve durchfahren kann, ohne zu rutschen.

Ein Auto fährt über eine Kuppe in der Straße, die ein Kreisbogen mit dem Radius 70 m ist. Verwende g = 9,81 m/s². Ab welcher Geschwindigkeit v_max heben die Räder auf der Kuppe von der Straße ab?

Ein kleiner Wagen wird auf einer reibungsfreien Bahn aus der Ruhe losgelassen und fährt in einen senkrechten Looping mit dem Radius 9,5 m. Aus welcher Mindesthöhe h_min über dem tiefsten Punkt des Loopings muss er starten, damit er am höchsten Punkt des Loopings auf der Bahn bleibt?

Ein Ball mit 1,7 kg an einer 0,7 m langen Schnur wird auf einem vertikalen Kreis herumgeschleudert. Am tiefsten Punkt bewegt er sich mit 3 m/s. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Seilkraft T in der Schnur am tiefsten Punkt.