Physik Aufgabe (Hans baut aus 5 Holzwürfeln...)?

Hi,

Ich brauche Hilfe bei einer Aufgabe :

Hans baut aus 5 Holzwürfeln)(Kantenlänge 5 cm, Dichte 0,7g pro cm3) einen Turm.

a) Welche Hubarbeit ist dafür benötigt?

b) Der oberste Würfel fällt vom Turm wieder herunter. Mit welcher Geschwindigkeit fällt er auf den Tisch?

Dankeschön und LG!

Answer 1

[Hamburger02]

Da die Formel für die Hubarbeit Wh lautet:
Wh = m * g * h

brauchen wir zuerst mal die Masse eines Würfels:
m = V * ρ = 5 * 5 * 5 cm^3 * 0,7 g/cm^3 = 87,5 g = 0,0875 kg

Der erste Würfel braucht keine Hubarbeit, der bleibt auf dem Tisch liegen. Der zweite Würfel braucht:
Wh2 = m * g * h2 mit h2 = 5 cm = 0,05 m
Wh3 = m * g * h3 mit h3 = 10 cm = 0,1 m
Wh4 = m * g * h4 mit h4 = 15 cm = 0,15 m
Wh5 = m * g * h5 mit h5 = 20 cm = 0,2 m

Die gesamte Hubarbeit beträgt: Whges = Wh2 + Wh3 + Wh4 + Wh5

Whges = m * g * h2 + m * g * h3 + m * g * h4+ m * g * h5

Whges = m * g * (h2 + h3 + h4+ h5) = 0,0875 kg * 10 m/s^2 * 0,5 m = 0,4375 J

Ergebnis Aufgabe a): Zum Aufstapeln des Turmes wird eine Hubarbeit von 0,4375 J benötigt.

b) Laut Energieerhaltungssatz gilt: Ekin = Epot

m/2 * v^2 = m * g * h5
v^2 = 2 * g * h5
v = √ 2 * g * h = √ 2 * 10 m/s^2 * 0,2 m = √ 4 m^2/s^2 = 2 m/s

Ergebnis Aufgabe b): Der oberste Würfel trifft mit einer Geschwindigkeit von 2 m/s auf dem Tisch auf.