Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen

Für den Fahrgastkomfort darf die Zentripetalbeschleunigung in einem Gleisbogen 1 m/s² nicht überschreiten. Wie groß ist der kleinste Radius r_min für einen Bogen, der mit 160 km/h befahren wird?

Ein kleiner Gegenstand liegt 140 cm von der Achse einer Scheibe entfernt, die sich gleichmäßig mit 120 Umdrehungen pro Minute dreht. Bestimme seine Zentripetalbeschleunigung a_c.

In einem Rotor auf dem Jahrmarkt stehen die Fahrgäste an der Wand eines senkrechten Zylinders mit dem Radius 4 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 50 m. Der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße ist 0,7. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die größte Geschwindigkeit v_max, mit der das Auto die Kurve durchfahren kann, ohne zu rutschen.

Eine Kurve mit dem Radius 210 m ist um 25° überhöht, und der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße beträgt 0,1. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die niedrigste Geschwindigkeit v_min, mit der ein Auto die Kurve durchfahren kann, ohne die Böschung hinunterzurutschen.

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