Dynamik: Kräfte und Newtonsche Gesetze

Physik · Klasse 11 · mittel

Klasse 11
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Trägheitsgesetz, Grundgesetz F = m · a, Wechselwirkungsgesetz. Reibungskraft F_R = µ · F_N.

1Grundgesetz anwenden

F = m · a

  1. a)m = 1200 kg, a = 2,5 m/s².
  2. b)F = 900 N, m = 60 kg.
  3. c)F = 480 N, a = 4 m/s².
  4. d)Welche Kraft bremst einen Zug (200 t) mit 0,5 m/s²?

2Reibung

F_N = m · g; F_R = µ · F_N; F_ges = F_Zug - F_R

  1. a)Ein Klotz (20 kg) liegt auf einer Fläche mit µ = 0,3 (g = 10 N/kg). F_R =
  2. b)Welche Kraft zieht ihn mit a = 1 m/s² an, wenn die Reibung mitwirkt?
  3. c)Warum ist die Haftreibung größer als die Gleitreibung?

3Kräfte zerlegen

F_Hang = m · g · sin α; F_N = m · g · cos α; |F| = √(F₁² + F₂²)

  1. a)Eine Kiste (50 kg) steht auf einer Rampe mit 30°. Welche Kraft zieht sie hangabwärts? (g = 10 N/kg, sin 30° = 0,5)
  2. b)Warum wird die Normalkraft auf der Rampe kleiner als auf der Ebene?
  3. c)Zwei Kräfte 30 N und 40 N wirken senkrecht zueinander. Wie groß ist die Gesamtkraft?

Trägheitsgesetz, Grundgesetz F = m · a, Wechselwirkungsgesetz. Reibungskraft F_R = µ · F_N.

1Grundgesetz anwenden

F = m · a

  1. a)m = 1200 kg, a = 2,5 m/s².F = 1200 kg · 2,5 m/s² = 3000 N
  2. b)F = 900 N, m = 60 kg.a = 900 N : 60 kg = 15 m/s²
  3. c)F = 480 N, a = 4 m/s².m = 480 N : 4 m/s² = 120 kg
  4. d)Welche Kraft bremst einen Zug (200 t) mit 0,5 m/s²?F = 200 000 kg · 0,5 m/s² = 100 000 N = 100 kN

2Reibung

F_N = m · g; F_R = µ · F_N; F_ges = F_Zug - F_R

  1. a)Ein Klotz (20 kg) liegt auf einer Fläche mit µ = 0,3 (g = 10 N/kg). F_R =F_N = 20 kg · 10 N/kg = 200 NF_R = 0,3 · 200 N = 60 N
  2. b)Welche Kraft zieht ihn mit a = 1 m/s² an, wenn die Reibung mitwirkt?Beschleunigende Kraft: F = m · a = 20 kg · 1 m/s² = 20 NF_Zug = 20 N + 60 N = 80 N
  3. c)Warum ist die Haftreibung größer als die Gleitreibung?In Ruhe verhaken sich die Oberflächen ineinander; einmal in Bewegung gleiten sie leichter übereinander.

3Kräfte zerlegen

F_Hang = m · g · sin α; F_N = m · g · cos α; |F| = √(F₁² + F₂²)

  1. a)Eine Kiste (50 kg) steht auf einer Rampe mit 30°. Welche Kraft zieht sie hangabwärts? (g = 10 N/kg, sin 30° = 0,5)F_Hang = m · g · sin αF_Hang = 50 kg · 10 N/kg · 0,5 = 250 N
  2. b)Warum wird die Normalkraft auf der Rampe kleiner als auf der Ebene?Nur der zur Fläche senkrechte Anteil der Gewichtskraft drückt auf die Rampe; er ist kleiner als die volle Gewichtskraft.
  3. c)Zwei Kräfte 30 N und 40 N wirken senkrecht zueinander. Wie groß ist die Gesamtkraft?|F| = √(900 + 1600) = √2500 = 50 N
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