Physik I für Informatiker Prof J. F. van der Veen FS 2012 4 ...

Physik I für Informatiker Prof J. F. van der Veen FS 2012
4. Übungsblatt
Verteilung 13. März 2012
Besprechung 20. März 2012
Sebastian Grübel, J. Friso van der Veen
Aufgabe 1: Die Arbeit von Schleppern
Ein Tanker wird von zwei Schleppern, mittels horizontal gespannter Taue, in den Hafen gezogen.
a) Wieviel Arbeit verrichten die jeweiligen Schlepper, wenn der Tanker 70 m gezogen wird?
b) Wieviel Arbeit wird insgesamt geleistet?
Aufgabe 2: Fliessband
Im Gepäckausgaberaum des Flughafens Zürich lässt man einen Koffer auf ein horizontales, laufendes Fliessband
fallen. Der Koffer hat eine Masse m von 18 kg, das Fliessband läuft mit einer konstanten Geschwindigkeit
v von 2.0 m s −1 und die Gleitreibungszahl µ für den Koffer auf dem Band beträgt 0.40. Gegeben ist die
Fallbschleunigung g = 9.8 m s −2 .
a) Wie lange rutscht das Gepäckstück auf dem Fliessband?
b) Welche Distanz im Gepäckausgaberaum hat der Koffer während dieses Zeitintervalls zurückgelegt?
c) Wie gross ist die Energie, die in Reibung dissipiert wird?
d) Wie gross ist die Gesamtenergie, inklusive W Reibung , die vom Fliessband auf den Koffer übertragen wird?
Aufgabe 3: Ein schwebender Astronaut
Bei einem Aussenbordeinsatz schwebt ein Astronaut im All in 8.0 m Entfernung von seinem Gemini Raumschiff.
Der Astronaut ist mit dem Raumschiff über eine ”Nabelschnur” verbunden. Um zum Raumschiff
zurückzukehren, zieht sich der Astronaut an der Schnur zurück. Wie weit bewegt sich das Raumschiff beim

Figure 1: Astronaut Edward White first American spacewalk Gemini 4 (source:Wikipedia)
ziehen in Richtung des Astronauten? Die Masse des Raumschiffes ist 3500 kg und der Astronaut wiegt samt
seines Anzuges 140 kg.
Aufgabe 4: Der Massenmittelpunkt
Berechnen Sie den Massenmittelpunkt einer dünnen Scheibe, deren Querschnittsfläche ein Halbkreis mit Radius
R ist.
Aufgabe 5: Pendel
Wir betrachten zwei identische Pendel, deren Kugeln mit einer klebrigen Substanz beschichtet sind. Das linke
Pendel wird ausgelenkt und losgelassen. Es schwingt zurück und bleibt an dem rechten Pendel kleben, worauf
beide Pendel zusammen weiterschwingen.
a) Berechnen Sie die maximale Höhe h f der Auslenkung der zusammengeklebten Pendel, wenn die Anfangshöhe
h i des linken Pendels gegeben ist.
b) Wieviel mechanische Energie wird bei diesem inelastischen Stoss in Wärmeenergie umgewandelt?
c) Beschreiben Sie die Bewegung der Pendel, im Falle nicht klebender, elastisch stossender Pendel?
Gegeben sind die Fallbeschleunigung g und die Masse m eines Pendels.