Kreisbewegungen

Sortiere richtig zu!

• Radialkraft

• Strecke

• Bahn-geschwindigkeit

• Winkel-Geschwindigkeit

• Radial-beschleunigung

[1/ℕ] (in 1/s)

Ein Kinderkarussell besteht aus Pferden, welche sich auf einer Kreisbahn mit einem Radius von 4 Metern dreht. Familien haben die Möglichkeit mit ihren Kinder auf einem Steg mit einem Radius von 8 Metern mitzulaufen.

Berechnen Sie die maximale Winkelgeschwindigkeit, die das Karussell haben darf, damit man mit einer Geschwindigkeit von 2 m/s mitlaufen kann!

Der Large Hadron Collider (LHC) ist ein Teilchenbeschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf. In einem 26,659km langen Ringtunnel, der sich in 50−175m Tiefe unter der Erde befindet, bewegen sich Protonen mit unvorstellbar hohen Geschwindigkeiten. Die Teilchen werden dabei von supraleitenden Magneten auf ihrer Bahn gehalten. Nehmen Sie an, dass es sich um eine Kreisbahn handelt.

a) ​ ​ Der Radius des Ringtunnels beträgt: ​ ​ ​ (a)   km

b) Im Tunnel erreichen die Protonen eine Geschwindigkeit von 99,9999991% der Lichtgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit beträgt also ​ ​ (b)   km/h.

c) Das Proton schafft in einer Sekunden ​ ​ (c)   Umläufe.

d) Die Radialbeschleunigung, die das Proton während der Bewegung erfährt, beträgt [​ (d)   m/s²

Nehmen Sie an, Sie werfen einen Stein aus ein Meter Höhe waagerecht nach vorne.

Ermitteln Sie die Bahngeschwindigkeit, die der Stein haben müsste, damit er den Erdboden nicht mehr berührt, sondern wie ein ein Satellit um die Erde "fällt".

Es müssen die beiden Kräfte (a)   und ​​ (b)   gleichgesetzt werden.

Der Radius der Erde betrage 6371 km. Die Bahngeschwindigkeit beträgt also ​ (c)  

Bei einem Kegelpendel läuft der Pendelkörper auf einer horizontalen Kreisbahn um.

Markieren Sie das richtige Kräftediagramm.

• 
• 
• 
• 

Bei einem Kegelpendel läuft der Pendelkörper auf einer horizontalen Kreisbahn um.

Leiten Sie eine Formel für die Umlaufzeit T des Pendels unter ausschließlicher Verwendung der in der Skizze angegebenen Größen sowie der Erdbeschleunigung g her.