Physik verstehen 4, Schulbuch

31 Gekrümmte Wege auf der Erde und im Weltall  Lernzielkontrolle 8, Seite 87 3. Wovon hängt die Größe der Zentripetalkraft ab? Der kreisende Wasserkübel (Abb. 31.1) Schwinge den zu einem Viertel vollen Wasserkübel mit verschiedenen Geschwindigkeiten im Kreis. Wiederhole den Versuch mit dem halbvollen Wasserkübel. Was kannst du erkennen? Welchen Unterschied kannst du spüren? Je größer die Geschwindigkeit ist, desto größer ist die Zentrifugalkraft (Fliehkraft). Die gleichzeitig auftretende Zentripetalkraft ist gleich groß wie die Flieh- kraft und ist von dir bei V2 als Zugkraft aufzuwenden, damit der Kübel auf seiner Bahn bleibt. Die Zentripetalkraft wird verdoppelt, wenn doppelt so viel Wasser im Kübel auf der Kreisbahn bewegt wird. Ähnlich sind die Vorgänge beim Ringelspiel (Abb. 31.2). Je schneller die Drehung erfolgt, desto höher zieht die Fliehkraft die Sessel nach oben. Die Kettenspannkraft und die Gewichtskraft bilden eine so genannte „resultie- rende Kraft“, die der Fliehkraft als Zentripetalkraft entgegen wirkt. M Bei einem kreisenden Körper wird die Zentripetalkraft umso größer sein, je größer die Masse und die Geschwindigkeit auf der Kreisbahn sind. Um den Finger gewickelt (Abb. 31.3) Bringe durch eine schnelle Bewegung des Fingers den Faden dazu, dass er sich um den Finger wickelt. Beachte die zunehmende Zugkraft, die du dabei verspürst. Was kannst du erkennen? Je öfter sich der Faden bei V3 um den Finger wickelt, desto stärker wird die Schnur gespannt. Durch das Aufwickeln wird der Bahnradius des Radier- gummis immer kleiner. Die Bahngeschwindigkeit aber bleibt gleich. Das bedeutet, dass die Zentrifugalkraft (Fliehkraft) immer größer wird. Gleich- zeitig wird auch die Zentripetalkraft immer größer. Das Gleiche geschieht beim Fahren in einer immer enger werdenden Kurve bei gleicher Geschwindigkeit. M Die Zentripetalkraft ist umso größer, je kleiner der Bahnradius bei gleicher Kreisbahn-Geschwindigkeit ist. F z = m· v 2 _____ r V2 V3 zB offener Kübel, gefüllt mit Wasser 31.1 Der kreisende Wasserkübel Ketten- spannkraft Gewichts- kraft Zentripetal- kraft Zentri- fugalkraft 31.2 Kräfteverteilung beim Ringelspiel 31.4 Ein Radfahrer durchfährt eine Kurve. 31.5 Hochschaubahn zB Radiergummi Faden ca. 50−70 cm 31.3 Um den Finger gewickelt 31.6 Die Schleuderzahl der Waschmaschine beträgt bis zu 1600 Umdrehungen pro Minute. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv