Aufgabenblock — AFB II
Zehn Sachaufgaben aus allen Kapiteln des Themas: erst die Situation übersetzen, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.
Ein Forschungsteam packt 12 Gesteinsproben mit jeweils 250 g in eine leere Transportkiste. Die Kiste selbst hat eine Masse von 500 g. Auf dem Mars beträgt der Ortsfaktor g = 3,7 N/kg.
a) Berechnen Sie die Gesamtmasse der gepackten Kiste in Kilogramm. b) Berechnen Sie die Gewichtskraft der gepackten Kiste auf dem Mars.
Vollständige Lösung
Auf einer Luftkissenfahrbahn wird ein Wagen mit der Masse 0,50 kg von einem Faden gezogen. Die Messreihe ergibt: bei F = 0,25 N eine Beschleunigung von 0,50 m/s², bei F = 0,50 N eine von 1,0 m/s² und bei F = 0,75 N eine von 1,5 m/s².
a) Berechnen Sie, welche Beschleunigung derselbe Wagen bei einer Zugkraft von 1,20 N erfährt. b) Auf den Wagen wird zusätzliche Masse gelegt. Bei unveränderter Zugkraft von 1,20 N misst man nur noch 0,80 m/s². Berechnen Sie die Masse des beladenen Wagens.
Vollständige Lösung
Eine Schraubenfeder mit der Federkonstante D = 2,5 N/cm hängt an einem Stativ und hat unbelastet die Ruhelänge 12,0 cm. Daran wird ein Körper mit der Masse 500 g gehängt. Es gilt g = 9,81 N/kg. Die Elastizitätsgrenze der Feder liegt bei einer Dehnung von 8,0 cm.
a) Berechnen Sie die Dehnung der Feder. Runden Sie auf zwei Nachkommastellen. b) Berechnen Sie die Länge der belasteten Feder. Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.
Vollständige Lösung
Zwei Personen ziehen eine Transportkiste über einen Hallenboden, beide in derselben waagerechten Richtung. In einem Kräfteplan mit dem Kräftemaßstab 1 cm entspricht 20 N ist der Kraftpfeil von Person A 3,5 cm lang, der Kraftpfeil von Person B 2,0 cm lang. Die Reibungskraft auf die Kiste beträgt 85 N und wirkt entgegen der Zugrichtung.
a) Berechnen Sie die Summe der beiden Zugkräfte. b) Berechnen Sie die resultierende Kraft, die insgesamt auf die Kiste wirkt.
Vollständige Lösung
Eine Steinplatte drückt mit 900 N auf das kurze Ende einer Brechstange. Der Drehpunkt liegt auf einem Holzklotz zwischen der Last und der Hand, die Brechstange ist also ein zweiseitiger Hebel. Der Lastarm ist 15 cm lang, der Kraftarm 90 cm.
a) Berechnen Sie die Kraft, die am langen Ende nötig ist, um die Platte gerade anzuheben. b) Das lange Ende wird um 24 cm nach unten gedrückt. Berechnen Sie, um welche Strecke sich die Last dabei hebt.
Vollständige Lösung
Eine Kiste mit der Masse 60 kg soll 2,0 m hoch auf eine Laderampe gebracht werden. Es gilt g = 9,81 N/kg. Zur Wahl stehen ein Flaschenzug mit 4 tragenden Seilstücken und eine 6,0 m lange schiefe Ebene. Die Reibung wird in beiden Fällen vernachlässigt.
a) Berechnen Sie die Zugkraft am Flaschenzug. Runden Sie auf eine Nachkommastelle. b) Berechnen Sie die Zugkraft auf der 6,0 m langen schiefen Ebene. Runden Sie auf eine Nachkommastelle.
Vollständige Lösung
Ein Holzklotz mit der Masse 2,0 kg liegt auf einer waagerechten Holzplatte und wird mit einem Federkraftmesser gezogen; es gilt g = 9,81 N/kg. Die Messung ergibt: zum Losreißen sind 7,0 N nötig, für gleichmäßiges Weiterziehen genügen 5,0 N, und mit Rollen unter dem Klotz genügen 1,5 N.
a) Berechnen Sie die Kraft, mit der der Klotz auf die Platte drückt. b) Ein zweiter, gleich schwerer Klotz wird oben aufgelegt, die Anpresskraft verdoppelt sich also. Die Reibungskraft wächst proportional zur Anpresskraft. Berechnen Sie die Kraft, die jetzt zum gleichmäßigen Weiterziehen nötig ist.
Vollständige Lösung
Ein Auto fährt mit 54 km/h durch eine Ortschaft. Die Fahrerin braucht 1,0 s, bis sie auf ein Hindernis reagiert und das Bremspedal tritt. Der Bremsweg beträgt bei dieser Geschwindigkeit 22,5 m.
a) Rechnen Sie die Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde um. b) Berechnen Sie den Anhalteweg des Autos.
Vollständige Lösung
Eine Feder wird mit Wägestücken belastet. Die Messreihe: 1,0 N ergeben 0,8 cm Dehnung, 2,0 N ergeben 1,6 cm, 3,0 N ergeben 2,4 cm und 4,0 N ergeben 3,2 cm. Trägt man die Wertepaare in ein F-s-Diagramm ein, so liegen alle Punkte auf einer Ursprungsgeraden. Es gilt g = 9,81 N/kg.
a) Bestimmen Sie die Federkonstante der Feder aus der Messreihe. b) An dieselbe Feder wird ein unbekannter Körper gehängt und dehnt sie um 4,8 cm. Berechnen Sie die Masse dieses Körpers in Gramm und runden Sie auf ganze Gramm.
Vollständige Lösung
Ein Ponton wird von zwei Schleppern gezogen. Schlepper A zieht mit 900 N nach Norden, Schlepper B mit 1200 N nach Osten. Die beiden Zugrichtungen stehen senkrecht aufeinander.
a) Berechnen Sie den Betrag der resultierenden Kraft der beiden Schlepper. b) Ein dritter Schlepper zieht mit 1100 N genau entgegengesetzt zu dieser Resultierenden. Berechnen Sie den Betrag der Kraft, die dann noch auf den Ponton wirkt.
