Kann mir jemand bitte bei dieser Physikaufgabe helfen?- Mechanik/ Kräfte/ Beschleunigung?
b) Der Fahrer wird in ca. 100 ms abgebremst. Wie groß ist die auf ihn wirkende beschleunigende Kraft, wenn die Geschwindigkeit 40 km/h beträgt, der Fahrer eine Masse von 70 kg hat und er beim Auftreffen des Autos auf einen Baum auf einer Strecke von 1,4 m abgebremst wird? Vergleiche das Ergebnis mit der Gewichtskraft des Fahrers!
2 Antworten
Du kannst die Aufgabe wie so viele aus diesem Bereich auf zwei Wegen lösen (oft sind nur für den einen Weg die nötigen Daten gegeben, aber hier stehen sie alle griffbereit in der Aufgabe):
1) Du nimmst die Bewegungsdaten - aus Geschwindigkeitsdifferenz und Zeit die Beschleunigung, daraus dann die Kraft F = m * a.
2) Du nimmst die Energie - die anfängliche kinetische Energie (aus m und v) ist gleich der Bremsarbeit (aus Kraft und Weg).
Dass Du zu unterschiedlichen Ergebnissen kommst ist bei dieser Aufgabe zu erwarten - die Angaben in der Aufgabe sind inkonsistent!
Wenn man aus 40 km/h auf 1,4 m abgebremst wird, dann dauert das bei gleichförmiger Verzögerung (und nur diese kann in der Schule berechnet werden) ca. 250 ms und nicht 100 ms. Bzw. umgekehrt, bei 100 ms ergibt siche in Weg von ca. 55 cm.
Hallo mein Lieber Physiker
Um die beschleunigende Kraft auf den Fahrer zu berechnen, kann man die Änderung der Geschwindigkeit des Fahrers in Beziehung zur Zeit setzen. Die Änderung der Geschwindigkeit beträgt dabei die Endgeschwindigkeit minus die Anfangsgeschwindigkeit, geteilt durch die Zeit.
Die Anfangsgeschwindigkeit des Fahrers beträgt 40 km/h, was einer Geschwindigkeit von 40 km/h * (1000 m/km) / (60 min/h) = 11,1 m/s entspricht.
Die Endgeschwindigkeit des Fahrers kann angenommen werden, dass sie Null ist.
Die Zeit beträgt 100 ms = 0,1 s.
Die beschleunigende Kraft kann berechnet werden durch den Bruch aus der Änderung der Geschwindigkeit und der Zeit:
a = (Vend - Vstart) / t = (0 - 11,1 m/s) / 0,1 s = -111 m/s^2
Die beschleunigende Kraft auf den Fahrer beträgt also -111 m/s^2. Hierbei ist es wichtig zu beachten, dass die Kraft in negative Richtung zeigt, was bedeutet, dass die Kraft eine Bremskraft darstellt.
Um die Größe der beschleunigenden Kraft im Vergleich zur Gewichtskraft des Fahrers zu berechnen, kann man die Gewichtskraft des Fahrers mit seiner Masse berechnen:
G = m * g = 70 kg * 9,8 m/s^2 = 686 N
Die beschleunigende Kraft beträgt also -111 N, was kleiner ist als die Gewichtskraft des Fahrers. Das bedeutet, dass die beschleunigende Kraft nicht ausreicht, um den Fahrer von der Sitzfläche seines Autos zu lösen.
LG
A. Andronic