Kreisbewegung - Zentripetalkraft, Physikübungen

Zentripetalkraft identifizieren, berechnen und deren Abhängigkeit von Größen bestimmen - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig) - 15 Aufgaben in 5 Levels

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    Zentripetalkraft

    Die Kreisbewegung ist eine beschleunigte Bewegung, weil sich die Richtung der Geschwindigkeit stets ändert. Bei beschleunigten Bewegungen ist eine Kraft nötig. Die sog. Zentripetalkraft \(F_Z\) zeigt stets zum Kreismittelpunkt und hält den Körper auf der Kreisbahn. Sie hängt von der Masse \(m\), der Bahngeschwindigkeit \(v\) und dem Abstand \(r\) zur Drehachse (Radius) ab.

    \(\colorbox{#E8EFF5}{\(F_Z=m\cdot\dfrac{v^2}{r}\)}\)
    Basiseinheit: \(\mathrm N\)

    und wegen \(v=\omega\cdot r\) auch

    \(\colorbox{#E8EFF5}{\(F_Z=m\cdot\omega^2\cdot r\)}\)
    Basiseinheit: \(\mathrm N\)
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    • Aufgabe

    Aufgabe 1 von 3 in Level 1
    • Wählen Sie die richtig(en) Aussage(n) aus.
      • Der Mond kreist mit konstanter Geschwindigkeit um die Erde.
      Die Mondbewegung ist keine beschleunigte Bewegung, da der Mond sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
      Die Mondbewegung ist eine beschleunigte Bewegung, da der Mond immer schneller wird.
      Die Mondbewegung ist eine beschleunigte Bewegung, da der Mond stets seine Richtung ändert.
      Es ist keine Kraft nötig, der Mond bewegt sich von alleine auf seiner Bahn.
      Es ist eine Kraft nötig, die den Mond auf der Bahn hält.
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    Stoff zum Thema
    Zentripetalkraft

    Die Kreisbewegung ist eine beschleunigte Bewegung, weil sich die Richtung der Geschwindigkeit stets ändert. Bei beschleunigten Bewegungen ist eine Kraft nötig. Die sog. Zentripetalkraft \(F_Z\) zeigt stets zum Kreismittelpunkt und hält den Körper auf der Kreisbahn. Sie hängt von der Masse \(m\), der Bahngeschwindigkeit \(v\) und dem Abstand \(r\) zur Drehachse (Radius) ab.

    \(\colorbox{#E8EFF5}{\(F_Z=m\cdot\dfrac{v^2}{r}\)}\)
    Basiseinheit: \(\mathrm N\)

    und wegen \(v=\omega\cdot r\) auch

    \(\colorbox{#E8EFF5}{\(F_Z=m\cdot\omega^2\cdot r\)}\)
    Basiseinheit: \(\mathrm N\)
    Beispiel 1
    Nennen und beschreiben Sie die Kraft, die ein Auto auf der Straße hält, wenn es eine Kurve fährt.
    Geben Sie Beispiele an, wann diese Kraft nicht mehr wirkt und was daraufhin passiert.
    Beispiel 2
    Der Saturn hat eine Masse von \(5,683\cdot10^{26}~\mathrm{kg}\) und kreist in \(9,293\cdot 10^8~\mathrm s\) im (mittleren) Abstand von \(r = 1,434\cdot 10^9~\mathrm{km}\) um die Sonne.
    Berechnen Sie den Betrag der Zentripetalkraft in Newton, die den Saturn auf seiner Bahn hält.
    \(F_Z\approx~\)▇\(~\cdot 10^{22}~\mathrm{N}\)
    (auf eine Dezimalstelle runden)