Fliegender Schläger?
Hallo, in Physik (Gymnasium 10) gibt es etwas, was ich nicht ganz verstehe:
Nach einem verlorenen Match wirft ein Spieler seinen Badmintonschläger in hohem Bogen von sich.
Der Graph zeigt die dabei zu beobachtende Bewegung der in der nebenstehenden Abbildung eingezeichneten Punkte P und Q. Die in dem Graphen markierten Datenpunkte sind Schnappschüsse mit einem zeitlichen Abstand von jeweils 50 ms begin- nend beim Abwurf bei x = 0. Du kannst davon ausgehen, dass die Bewegung des Schlägers vollständig in der x-y-Ebene des Graphen erfolgt.
Aufgabe 1: Rekonstruiere die Bahn des Schwerpunktes S des Schlägers und zeichne diese ebenfalls in den Graphen ein. Bestim- me die Abstände der Punkte P und Q vom Schwerpunkt.
Aufgabe 2: Bestimme die Abwurfgeschwindigkeit des Schlägers sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sowie die Frequenz, mit der der Schläger im Flug rotiert.
Reibungskräfte müssen nicht beachtet werden.
Könnte mir dabei die Die momentane Geschwindigkeit in Flugrichtung des Satz des Pythagoras aus den
Geschwindigkeitskomponenten helfen?
Ich denke nämlich nicht, aber wie kann ich den Schwerpunkt konstruieren?
Bzw. kann mir jemand dabei helfen?
LG
Der Schläger.
Bezeichnen die Punkte P und Q das obere und das untere Ende des Schlägers ? Wenn ja, dann diese Info besser in die EF integrieren.
P ist oben, Q unten
Welche Hilfsmittel dürft ihr dafür nutzen? Also müsst ihr das von Hand rechnen oder dürft ihr mit grafischem Taschenrechner oder Software arbeiten?
Wir dürfen mit alles Hilfsmitteln arbeiten.
6 Antworten
Ok, ich find die Aufgabe schon übel für die 10. Klasse. Weil ich da spontan keinen einfachen Ansatz sehe das einfach analytisch zu lösen.
Wenn es analytisch nicht geht, muss man numerisch ran, also z.B. die Bahnen von Punkt S für verschiedene Abstände berechnen und schauen welche Bahn eine Parabel mit hoher Fitgüte ergibt.
Vielleicht wäre es auch noch eine Option über die Geschwindigkeit zu gehen, da der Schwerpunkt ja eine konstante Geschwindigkeit hat, muss er sich in 50 ms immer gleich weit bewegen. Da die Bahn aber eine Parabel ist, ist das auch nur näherungsweise zu lösen. Und hier muss auch die Annahme gelten, dass der Schläger sich idealisiert bewegt, also ohne Luftwiderstand der bremst.
Edit: Der letzte Absatz ist Quatsch, also die Idee ist richtig, aber natürlich ist nur die x-Komponente der Geschwindigkeit konstant. Und die y-Geschwindigkeit nimmt erst bis auf Null ab und wird dann wieder größer bzw. negativ, wenn man das Vorzeichen für die Richtung mitnimmt.
Unsere Lehrerin meinte dass das ein 6. Klässer mit links hinbekommt haha
Um den Schwerpunkt zu ermitteln, braucht man die in der Aufgabenstellung erwähnte Abbildung des Schlägers mit den eingezeichneten Punkten P, Q und S.
Die drei Punkte liegen auf einer Linie. Du mußt also das Verhältnis der Abstände PS und PQ bestimmen, dann kannst Du für jedes P und Q das entsprechende S durch lineare Kombination ermitteln.
Der Schwerpunkt ist der Punkt aus den beiden Kurven welcher die Parabel beschreibt. Also im Grund kannst du die Schnittpunkte beider Kurven bestimmen und eine Parabel durch diese Punkte führen.
Nach der Anordnung der Punkt P und Q ist es vermutlich legithim einfach den Mittelpunkt auf der Verbindungsgerade der beiden Punkte zu suchen.
Wichtig dabei ist auch immer die Rotation des Schlägers ist eben um diesen Schwerpunkt herum, daher beschreibt dieser eben auch die Wurfparabel.
Für die Parabel brauchst du am Ende ja nur 3 Punkte zu kennen.
wenn der Graph des Schwerpunktes gezeichnet ist, wie bestimme ich dann die Abwurfgeschwindigkeit in horizontaler als auch in vertikaler Richtung.
Du kannst zB die Formeln für den Schiefen Wurf verwenden.
Da gibt es eine für die Wurfhöhe und eine für die Wurfweite. Dort setzt du eben Höhe und Weite der Parabel ein sowie die Höhe zu Beginn des Wurfs und stellst nach der Geschwindigkeit um.
Bei den genannten Formeln wird ein Winkel benötigt . Woher bekommt man den Winkel?
Darum gibt es ja auch 2 Formeln, die für die Wurfweite und die für die Wurfhöhe.
Sofern Gewicht des Objekts bekannt ist kann man aus diesen beiden Formeln den Winkel und die Geschwindigkeit berechnen.
Tut mir leid, dass ich nochmal nachfrage, aber bezogen auf die oben vorliegende Aufgabe, woher bekommt man denn die Masse?
Hab mich verschrieben wenn man den Luftwiderstand vernachlässigt hängt es eigentlich nicht mehr von der Masse ab.
Nochmal die Nachfrage. Keine Ahnung ob das zu viel gefordert ist, aber kannst du bitte deine Formeln und deinen Weg zu den Geschwindigkeiten genauer erläutern?
Danke im Voraus.
https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/schiefer-wurf-1914
Da steht eigentlich schon alles. Aus dem Zeit Orts Gesetz wie ed hier genannt wird lässt sich beides ausdrücken.
Es gibt doch gar keine Schnittpunkte, da alles auf der xy Ebene geschieht.
Frage zur Konstruktion der Schwerpunktparabel. Welche Schnittpunkte meinst du?
Meinst du die roten und grünen Kurven. Was bedeuten die Schnittpunkte genau?
Das ist einfach nur der Fall wenn beide Punkte auf der selben Höhe liegen, was auch bedeutet, dass der Schwerpunkt auf dieser Höhe liegt.
ah Ok, und nun nochmal zur Konstruktion der Parabel: ich muss also nur die Schnittpunkte zu einer Parabel verbinden? oder?
Das ist eine Aufgabe der Physik-Olympiade. Also eines Wettbewerbs. Unter anderem verpflichtet man sich bei der Abgabe dazu, die Aufgaben selbstständig zu bearbeiten. Es ist also deutlich gegen die Regeln, sich hier Hilfe zu suchen.
Unsere Lehrerin meinte wir dürfen alle Hilfmittel nutzen. Als ob ich in der Freizeit eine Physik Olympiade machen würde, wusste garnicht mal das es sowas gibt haha
Der Schwerpunkt ist jener Punkt des Schlägers zwischen den Punkten P und Q, der eine Parabel beschreibt.
Jetzt ist der Schläger drinnen