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Aufgabensammlung Physik - Kinematik 1. Ein Förderband bewegt ein Bauteil mit konstanter Geschwindigkeit in 20 Sekunden 5,0 m weit in eine Richtung. Berechnen Sie die Geschwindigkeit und die Zeit für eine Strecke von 3,0 m. 2. Eine Dampflokomotive benötigt bei einer fast gleichförmigen Bewegung für eine Strecke von 15,0 km eine Zeit von 36 Minuten. a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit der Lok. Geben Sie das Ergebnis in m/s und km/h an. b) Wie viel Zeit muss man bei dieser Geschwindigkeit für eine Strecke von 35 km einplanen? 3. Ein Radfahrer überquert den Gotthard-Pass (2108m über NN). Von Andermatt bis zum Hospiz muss er 13 km lang schieben. Seine Geschwindigkeit beträgt dabei 4 km/h. Dann kann er 13 km bis Airolo mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 26 km/h bergab fahren. Berechnen Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit für die gesamte Passfahrt. 4. Ein Radfahrer legt eine Strecke von 30 km zurück, dann muss er wegen einer Reifenpanne 6 km schieben. Dem Tachometer nach ist er fast immer 25 km/h schnell gefahren und 4 km/h gelaufen. a) Wie hoch ist die Durchschnittsgeschwindigkeit und b) wie lange ist die Person unterwegs? 5. Kurzstreckenläufer Usain Bolt legte 2009 in Berlin die 100m-Strecke in 9,58s zurück. Den 200m-Lauf absolvierte er mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 10,42 m/s. a) Berechnen Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit des Sportlers beim 100m-Lauf und b) die Zeit, die dieser im 200m-Lauf erreichte. c) Aus welchen Bewegungsabläufen besteht so ein 100m-Lauf? 6. Ein Auto beschleunigt auf einer geraden Straße in 5,0 s aus dem Stillstand auf 75 km/h. Wie groß ist seine Beschleunigung? 7. Ein Fahrzeug bewegt sich entlang der x-Achse in positive Richtung. Der Fahrer betätigt die Bremse und reduziert die Geschwindigkeit in 5,0 s von 15,0 m/s auf 5 m/s. Welche durchschnittliche Verzögerung hatte das Fahrzeug dabei? 8. Wie lange braucht ein Fahrzeug (amax= 2m/s²) wenigstens, um über eine 30,0 m breite Kreuzung zu fahren, nachdem die Ampel auf Grün geschaltet hat? 9. Ein Motorradfahrer bremst auf einer Strecke von 87,5 m sein Fahrzeug von 130 km/h auf 85 km/h gleichmäßig ab. Berechnen Sie seine Bremsverzögerung und die Dauer des Vorgangs. 10. Im nebenstehenden Diagramm ist ein Bewegungsablauf dargestellt. a) Übertragen Sie aus diesem Diagramm möglichst viele Informationen/Angaben in eine Tabelle. b) Ordnen Sie den Abschnitten die Bewegungsart zu. c) Berechnen Sie alle auftretenden Beschleunigungen. d) Berechnen Sie den Weg, den der Körper insgesamt zurücklegt. 11. Ein Flugzeug benötigt zum Abheben eine Geschwindigkeit von 495 km/h. Zum Erreichen dieser Geschwindigkeit rollt es 278m auf der Startbahn eines Flugplatzes. Wie lange dauert der Startvorgang und wie groß ist die als konstant angenommene Beschleunigung? 12. Ein Pkw fährt nach dem Ortsausgangsschild noch 10,0 s lang mit 50,0 km/h hinter einem Bus her. Danach beginnt der Pkw den Bus zu überholen, indem er seine Geschwindigkeit innerhalb von 4,0s gleichmäßig bis auf 90 km/h erhöht. a) Wie groß ist seine Beschleunigung? b) Berechnen Sie den Weg während der Beschleunigungsphase. c) Wie weit ist der Pkw am Ende der Beschleunigungsphase vom Ortsausgangsschild entfernt?
13. Ein Pkw nähert sich dem Ortseingangsschild einer Gemeinde mit 80 km/h. Das Fahrzeug erreicht eine maximale Bremsverzögerung von 7,8 m/s². In welcher Entfernung vor dem Schild muss der Fahrer spätestens zu bremsen beginnen, um die vorgeschriebene Geschwindigkeit von 50 km/h einzuhalten? 14. a) Ergänzen Sie die fehlenden Werte in der Tabelle durch Berechnung bzw. Überlegung. b) Geben Sie die korrekte Bezeichnung für die Bewegung laut Fachsprache an. c) Stellen Sie die Bewegung in einem v(t)-Diagramm dar. d) Wie groß ist die Durchschnittsgeschwindigkeit über alle 4 Abschnitte? Nr.
v0 in m/s
1
50
ve in m/s
v in m/s
Δv in m/s
t0 in s
Δt in s
0
20
0
2
80
5
3
80
4
s in m
240
30
5
15. Im v(t)-Diagramm sind verschiedene Bewegungen dargestellt. a) Beschreiben Sie die im Diagramm dargestellten Bewegungen. b) Übertragen Sie die Bewegungen in ein s(t)-Diagramm. 10v
0
0
2
4
6
16. Wie lange dauert der freie Fall vom 10 Meter Turm?
8 t
17. Ein Körper fällt 5 s. Berechnen Sie den Fallweg und die Geschwindigkeit beim Aufschlag. 18. Aus welcher Höhe fällt ein Körper, wenn er mit 60 km/h aufschlägt. 19. Der Extremsportler Felix Baumgartner ist am 14.10.20122 aus 39 Kilometer Höhe mit einem Fallschirm gesprungen. Dabei hat er im freien Fall eine Geschwindigkeit von 1342 km/h erreicht. a) Welche Endgeschwindigkeit hätte er rechnerisch aus dieser Höhe ungebremst erreichen können? b) Wie lange hat er vom Absprung bis zum Erreichen seiner Höchstgeschwindigkeit gebraucht? c) In welcher Höhe war er bei dieser Geschwindigkeit von 1342 km/h? 20. Ein Stuntman rast für einen Kinofilm auf einem Motorrad waagerecht von einer 50m hohen Klippe. Wie schnell muss das Motorrad beim Verlassen der Klippe sein, um auf den 90m entfernten Polstern sicher aufgefangen werden zu können? 21. Ein Fußball wird in einem Winkel von 37° mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s weg geschossen. a) Berechnen Sie die maximale Höhe, die der Fußball erreicht. b) Wie lange ist der Ball unterwegs? c) Berechnen Sie in welcher Entfernung der Ball aufkommt. 22. Eine Wurfmaschine schießt eine Stahlkugel senkrecht 80 cm hoch. Mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit wird die Kugel in einem Winkel von 45° abgeschossen. Wie hoch und wie weit fliegt die Kugel?
