Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen

Ein Auto mit 1800 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 1000 kg fährt mit konstant 11 m/s durch eine ebene Kurve mit dem Radius 40 m. Bestimme die nötige nach innen gerichtete Kraft (Zentripetalkraft) F_c.

Eine kleine Kugel an einem Faden der Länge 1,6 m bewegt sich so auf einer waagerechten Kreisbahn, dass der Faden einen konstanten Winkel von 25° mit der Vertikalen bildet (Kegelpendel). Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Geschwindigkeit v der Kugel.

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 0,3. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die kleinste Winkelgeschwindigkeit ω in rad/s.

Eine Kurve mit dem Radius 260 m ist um 30° 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.

Ein kleiner Wagen wird auf einer reibungsfreien Bahn aus der Ruhe losgelassen und fährt in einen senkrechten Looping mit dem Radius 4,5 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?