Für den Fahrgastkomfort darf die Zentripetalbeschleunigung in einem Gleisbogen 1,2 m/s² nicht überschreiten. Wie groß ist der kleinste Radius rmin für einen Bogen, der mit 120 km/h befahren wird?
Arbeitsblatt Kreisbewegung mit Lösungen
Ein Auto mit 900 kg fährt mit konstant 28 m/s durch eine ebene Kurve mit dem Radius 20 m. Bestimme seine Zentripetalbeschleunigung ac.
Ein Auto fährt durch eine ebene Kurve mit dem Radius 40 m. Der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße ist 0,6. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die größte Geschwindigkeit vmax, mit der das Auto die Kurve durchfahren kann, ohne zu rutschen.
Ein Auto mit 1000 kg fährt mit 5 m/s über eine Kuppe in der Straße. Die Kuppe ist ein Kreisbogen mit dem Radius 80 m. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Normalkraft N der Straße auf das Auto auf der Kuppe.
Eine Kugel mit 1,6 kg an einem leichten Faden von 0,5 m Länge wird auf einer senkrechten Kreisbahn herumgeschwungen. Am tiefsten Punkt beträgt ihre Geschwindigkeit 11,5 m/s. Vernachlässige den Luftwiderstand und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Fadenkraft Ttop am höchsten Punkt.
Eine Kurve mit dem Radius 50 m ist um 18° überhöht, und der Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße beträgt 0,25. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die höchste Geschwindigkeit vmax, mit der ein Auto die Kurve durchfahren kann, ohne nach oben und außen zu rutschen.
Lösungsschlüssel
- 1. rmin = 925,9 m
- 2. ac = 39,2 m/s²
- 3. vmax = 15,34 m/s
- 4. N = 9498 N
- 5. Ttop = 344,7 N
- 6. vmax = 17,52 m/s
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