Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen

Ein Auto mit 1500 kg fährt mit konstant 21 m/s durch eine ebene Kurve mit dem Radius 170 m. Bestimme seine Zentripetalbeschleunigung a_c.

Ein Stein mit 1,1 kg wird auf einem glatten, ebenen Tisch an einer Schnur auf einer waagerechten Kreisbahn mit dem Radius 1,5 m herumgeschleudert; die Schnur reißt bei einer Kraft von 100 N. Bestimme die höchste Geschwindigkeit v_max, die der Stein haben kann.

Ein Auto fährt durch eine ebene Kurve mit dem Radius 105 m. Der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße ist 0,8. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die größte Geschwindigkeit v_max, mit der das Auto die Kurve durchfahren kann, ohne zu rutschen.

In einem Rotor auf dem Jahrmarkt stehen die Fahrgäste an der Wand eines senkrechten Zylinders mit dem Radius 3,1 m. Dreht er sich schnell genug, fällt der Boden weg, und die Reibung hält sie fest. Der Haftreibungskoeffizient beträgt 0,6. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die kleinste Winkelgeschwindigkeit ω in rad/s.

Ein Ball mit 1,2 kg an einer 1,4 m langen Schnur wird auf einem vertikalen Kreis herumgeschleudert. Am tiefsten Punkt bewegt er sich mit 3,5 m/s. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Seilkraft T in der Schnur am tiefsten Punkt.

Eine Kurve mit dem Radius 230 m ist um 25° überhöht, und der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße beträgt 0,15. 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.