Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen

Ein Auto mit 900 kg fährt mit konstant 22 m/s durch eine ebene Kurve mit dem Radius 160 m. Bestimme die nötige nach innen gerichtete Kraft (Zentripetalkraft) F_c.

Ein Stein mit 1,5 kg wird auf einem glatten, ebenen Tisch an einer Schnur auf einer waagerechten Kreisbahn mit dem Radius 0,4 m herumgeschleudert; die Schnur reißt bei einer Kraft von 80 N. Bestimme die höchste Geschwindigkeit v_max, die der Stein haben kann.

In einem Rotor auf dem Jahrmarkt stehen die Fahrgäste an der Wand eines senkrechten Zylinders mit dem Radius 3,9 m. Dreht er sich schnell genug, fällt der Boden weg, und die Reibung hält sie fest. Der Haftreibungskoeffizient beträgt 0,5. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die kleinste Drehzahl n in Umdrehungen pro Minute.

Ein Auto fährt durch eine ebene Kurve mit dem Radius 100 m. Der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße ist 0,6. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die größte Geschwindigkeit v_max, mit der das Auto die Kurve durchfahren kann, ohne zu rutschen.

Ein kleiner Wagen wird auf einer reibungsfreien Bahn aus der Ruhe losgelassen und fährt in einen senkrechten Looping mit dem Radius 2,5 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?

Eine Kugel mit 0,2 kg an einem leichten Faden von 1,2 m Länge wird auf einer senkrechten Kreisbahn herumgeschwungen. Am tiefsten Punkt beträgt ihre Geschwindigkeit 11 m/s. Vernachlässige den Luftwiderstand und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Fadenkraft T_top am höchsten Punkt.