Physik im Vergnügungspark

Wie hoch?

In einer Anlage werden die Personen in 3,4 s bis zum höchsten Punkt geschossen. Die Zeit, die man für die Aufwärtsbewegung benötigt, ist gleich groß wie die für den freien Fall von ganz oben bis ganz unten.

Berechne aus dem Gesetz für den freien Fall, $\mathrm{s} = \frac{\mathrm{g}}{2} · {\mathrm{t}}^2$, wie hoch die Personen geschossen wurden.

In der Aufwärtsbewegung wird die Bewegungsenergie $\frac{(m · v^2)}{2}$ in Lageenergie (m · g · h) umgewandelt.

Welche Kraft?

Karl fährt mit einem Karussell, das einen Durchmesser von d = 6 m hat. Ein Umlauf geht in 3,4 s vor sich.

Ein Looping hat einen Durchmesser von d = 20 m.

Berechne beim Schuss in die Höhe die Anfangsgeschwindigkeit, die für die Erreichung der Höhe 58 m nötig ist.

Beschleunigung

Beim Schuss in die Höhe erfolgt die Abwärtsbewegung für die erste Hälfte (29 m) im freien Fall. In der zweiten Hälfte werden die Personen gleichmäßig abgebremst.

Bestimme, wie groß die Beschleunigung in der ersten Hälfte ist und wie groß in der zweiten Hälfte.

Drücke die Beschleunigung in g aus.

Anna fährt mit Begeisterung Kettenkarussell. Ihrer Freundin Miriam wird dabei schlecht, sie steht am Rand und sieht zu.

In Mathematik haben sie gerade über Winkel gesprochen. Darum sieht Miriam, dass der Winkel zwischen der Mittelstütze und der Kette, an der Anna hängt, etwa 45 Grad ist.

Kannst du abschätzen, wie groß die Zentri­petalkraft ist, die Anna auf der Kreisbahn hält? Hinweis: Auf Anna wirkt auch die Gravitation.

Loopings

Stelle eine allgemeine Formel auf für die Geschwindigkeit am untersten Punkt eines Loopings, das einen Radius r hat.

Hinweis: Setze die Summe von Lage- und Bewegungsenergie am höchsten Punkt gleich der Bewegungsenergie am tiefsten Punkt.

Mit einem Handschuh soll man möglichst fest auf eine Puppe einschlagen. Dann wird die Kraft des Schlags angezeigt.

Kurt kann mit der Hand innerhalb einer Sekunde eine Geschwindigkeit von 4 m/s erreichen. Innerhalb einer Zehntelsekunde wird die Puppe um 2 cm ausgelenkt.