Impuls und Drall

Das Raketenauto Opel RAK 2 wurde von 24 Feststoffraketen angetrieben. Jede Rakete hatte eine Brenndauer von während der jeweils Sprengstoff verbrannt wurde. Alle Raketen zusammen erzeugten eine Schubkraft von . Die Masse des leeren Wagens betrug .

1. Welche Strahlgeschwindigkeit ergibt sich, wenn von einem konstanten Massendurchsatz ausgegangen wird?
2. Welche Geschwindigkeit würde der Wagen erreichen, wenn sämtliche Widerstandskräfte vernachlässigt werden und für den Fahrer eine Masse von angenommen wird?

Die abgebildete Struktur besteht aus vier Punktmassen der Masse die durch starre masselose Balken verbunden sind. Die Struktur ist im Punkt A reibungsfrei gelenkig gelagert.

Auf eine der Massen wirkt die Kraft die stets senkrecht zum Balken gerichtet ist.

Wie groß ist die Winkelbeschleunigung

Gegeben:

Zwei starr miteinander verbundene Massen und werden in waagerechter Lage aus der Ruhe fallen gelassen. Nach der Fallhöhe prallt die Masse auf eine Kante.

1. Welche Geschwindigkeit hat der Schwerpunkt unmittelbar vor dem Aufprall?
2. Welche Geschwindigkeit hat die Masse unmittelbar, nachdem die Masse auf die Kante aufgeprallt ist?

Gegeben:

Die Trägerrakete Saturn hatte beim Start eine Gesamtmasse von . Die Treibstoffmasse der 1. Stufe betrug . Die Brenndauer der Stufe betrug bei einer Strahlgeschwindigkeit von .

1. Wie groß war die Schubkraft der Stufe?
2. Wie lautet das Beschleunigungs-Zeit-Gesetz, das Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz und das Ort-Zeit-Gesetz während der Brenndauer der Stufe, wenn der Luftwiderstand und die Änderung der Erdanziehung mit der Höhe vernachlässigt werden?
3. Welche Beschleunigung und welche Geschwindigkeit hat die Rakete nach ? In welcher Höhe befindet sich die Rakete zu diesem Zeitpunkt?

Am Ende des masselosen Seils der Länge befindet sich die Masse Sie bewegt sich mit der Bahngeschwindigkeit auf einer Kreisbahn mit Radius um den Pfosten .

1. Wie groß sind der Winkel der Radius , die Seilkraft und die Winkelgeschwindigkeit
2. Nun wird das Seil auf die Länge verkürzt, so dass sich die Masse auf einer Kreisbahn mit Radius um den Pfosten bewegt. Wie groß sind die Geschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit der Winkel die Länge und die Seilkraft ?

Gegeben:

Der abgebildete Apparat rotiert zunächst mit der Winkelgeschwindigkeit um die Achse . Dabei hat der Winkel den Wert . Dann werden die beiden Massen mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit nach außen geschwenkt.

Für den zeitlichen Verlauf des Winkels gilt dabei .

Welche Beziehung gilt für den zeitlichen Verlauf der Winkelgeschwindigkeit wenn die Massen der Stäbe vernachlässigt werden?

Das Ersatzmodell eines Rennwagens besteht aus drei starr miteinander verbundenen Punktmassen, die starr mit dem Radaufstandspunkt des Hinterrads verbunden sind. Die starren Verbindungen werden als masselos betrachtet.

Der Rennwagen wird durch eine an den Hinterrädern angreifende Kraft beschleunigt.

1. Wie groß ist die Beschleunigung des Rennwagens?
2. Wie groß sind die Vertikalkräfte an den Rädern?
3. Wie groß muss der Haftungskoeffizient zwischen Reifen und Fahrbahn mindestens sein, damit die Hinterräder nicht durchdrehen?