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Übungen zur Dynamik
1. Beantworten Sie folgende Behauptungen mit „falsch“ oder „wahr“ und begründen Sie Ihre Antworten:
a) Die Haftreibung ist immer grösser als die Gleitreibung.
b) Wenn ein Körper nicht in Ruhe ist, ist die resultierende Kraft auf ihn ungleich null. Wenn er aber ruht, wirken keine Kräfte auf ihn.
c) Leichte und schwere Körper beginnen nach dem Loslassen gleichzeitig zu fallen.
d) Zur Aufrechterhaltung eines Bewegungszustands ist eine Kraft erforderlich.
e) Es ist möglich, dass ein Körper trotz Einwirkung mehrerer Kräfte seine Geschwindigkeit nicht ändert.
2. Ein Block (m = 25kg) ruht auf einer horizontalen Unterlage. Die Reibungszahlen betragen 0.65  und 0.45 für Haften bzw. Gleiten. Gleichzeitig greifen die Kräfte und an. Wenn die Kraft den Betrag 200N hat, ist der Block gerade noch in Ruhe.
a) Welche Beträge kann dann die Kraft haben? Es gibt zwei Möglichkeiten! Zeichnen Sie alle Kräfte für einen der Fälle ein.
b) Durch einen kleinen, kurzzeitigen Stoss beginnt der Block zu gleiten. Welche Geschwindigkeit hat er nach drei Sekunden?
3. Ein Auto mit Vorderradantrieb (m = 900kg) zieht eine Kiste (M = 3500kg) auf horizontaler  Unterlage. Das Gewicht des Wagens verteilt sich zu 65% auf die Antriebsachse. Die Haftreibungszahl zwischen Rad und Boden ist 0.85. Die Reibungszahlen für die Kiste betragen 0.14 und 0.12 für Haften bzw. Gleiten.
a) Zeichnen Sie durch Freischneiden alle am Auto einerseits und an der Kiste anderseits angreifenden Kräfte ein.
b) Bei welcher Zugkraft im Seil gerät die Kiste ins Gleiten?
c) Wie schnell beschleunigen sich dann Auto und Kiste?
4. Ein Automobilist fährt mit 20m/s auf ein Hindernis auf. Sein Körper (m = 75kg) kommt dank Knautschzone und der Sicherheitsgurten innerhalb von 2.5m zum Stillstand. Der Fahrer stützt sich dabei mit 1200N am Steuerrad auf.
a) Welche Verzögerung erleidet sein Körper?
b) Welche Gesamtkraft wirkt über die Gurten auf seinen Körper?
c) Welche Reissfestigkeit (Kraft) muss der Drei-Punkte-Gurt mindestens aufweisen?
5. Eine Kiste (m1 = 8kg, f1 = 0.49) liegt auf einer um 24° geneigten Ebene. Von oben stösst eine zweite (m2 = 6kg, f2 = 0.42) auf diese, sodass beide hinterher mit 4.5m/s hinunter gleiten. Wir betrachten die Phase des gemeinsamen Gleitens.
a) Wie gross ist die Beschleunigung der Kisten während des Gleitens?
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit nach 4s.
c) Welche Kraft üben die Kisten aufeinander aus?
6. Eine Feder wird mit einer Masse von 120kg belastet und wird dabei um 7.5cm komprimiert.
a) Wie gross ist die Federkonstante?
b) Um welche zusätzliche Masse muss sie belastet werden, damit sie sich um weitere 5cm verkürzt?
7. Eine Kiste (m = 25kg) gleitet auf horizontaler Unterlage. Unter dem Winkel von 20° wirkt eine Kraft von 65N auf sie. Die Gleitreibungszahl beträgt 0.35.
a) Zeichnen Sie alle auf die Kiste wirkenden Kräfte ein – und nur diese – und bezeichnen Sie dieselben.
b) Wie gross ist die Normalkraft?
c) Wie gross ist die Gleitreibungskraft?
8. Ein Block mit der Masse 10kg wird mit der konstanten horizontalen Kraft von 40N aus der Ruhe angeschoben, wobei er sich mit 0.55m/s2 beschleunigt.
a) Diskutieren Sie, ob das Resultat dasselbe ist, wenn der Block mit derselben Kraft gezogen würde.
b) Welche Strecke hat er nach 10s zurückgelegt?
c) Wie gross ist die Ortsänderung in der 12-ten Sekunde?
d) Wie gross ist die Reibungszahl?
e) Wie gross ist der Bremsweg, wenn nach 13s die Kraft wegfällt?
f) Zeichnen Sie das x – t , v – t und a – t Diagramm des gesamten Bewegungsvorgangs.
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