Arbeitsblatt Arbeit und Energie mit Lösungen

Ein Block mit 5 kg gleitet mit 5,5 m/s auf einer glatten horizontalen Fläche gegen eine Feder mit der Federkonstante 2000 N/m. Bestimme die maximale Zusammendrückung x der Feder in cm.

Eine kleine Kugel hängt an einem leichten Faden der Länge 0,8 m. Sie wird ausgelenkt, bis der Faden 25° mit der Vertikalen bildet, und aus der Ruhe losgelassen. Bestimme unter Vernachlässigung des Luftwiderstands ihre Geschwindigkeit v am tiefsten Punkt.

Ein Block mit 5 kg rutscht 14 m eine Schräge mit 15° Neigung hinunter, bei einem Gleitreibungskoeffizienten von 0,15. Bestimme die gegen die Reibung verrichtete Arbeit W_f.

Ein Auto mit 1800 kg fährt mit konstant 54 km/h eine Steigung von 4° hinauf. Luft- und Rollwiderstand betragen zusammen 650 N. Bestimme die Leistung P, die die Räder abgeben müssen, in kW.

Ein Block mit 4 kg wird auf einer glatten Rampe in 3 m Höhe aus der Ruhe losgelassen. Unten überquert er einen rauen, waagerechten Streifen von 4 m Länge (μ = 0,2) und läuft dann auf einer glatten Fläche gegen eine Feder (k = 800 N/m). Bestimme die Geschwindigkeit v des Blocks, wenn er die Feder erreicht.

Eine Feder mit der Federkonstante 1000 N/m am Fuß einer Schräge mit 25° Neigung wird durch einen Block mit 1 kg um 10 cm zusammengedrückt und losgelassen. Der Gleitreibungskoeffizient zwischen Block und Schräge beträgt 0,25. Wie weit d bewegt sich der Block vom Auslösepunkt die Schräge hinauf, bevor er stehen bleibt? (Vernachlässige die kurze Strecke, auf der die Feder schiebt, d. h. nimm Reibung und Schwerkraft über die ganze Strecke d an.)