Frage von isaloveit, 86

Hilfe - Ansatz bei Physikaufgabe gesucht?

Ich brauche eure Hilfe. Im Anhang habe ich eine Aufgabe der Physik. Leider verstehe ich überhaupt nicht, wie das gemeint ist. Sonst würde ich ja eine Skizze dazu anfertigen. Ich würde mich über Antworten freuen.

Vielen Dank schon im Voraus!

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 2

Das wäre eine tyoische Abi-Aufgabe für den LK Physik oder eine typische Klausur an der Uni bei Grundlagen der Physik.

Anbei die Lösung. Nachfragen erlaubt. ;-)

Habe mich dabei beim tan und cotan zuerst verdaddelt. Als ich aber die Endbemerkung schrieb, kams mitr doch komisch vor, daher die Korrekturen.

Antwort
von Bellefraise, 6

Ich gehen mal davon aus, dass die 45° keine Falle sind

Wir haben  den "Kraftstoß" von 47 kN * 0,1 s = 4,7 kNs. unter 45°. Daraus kann man die Vertikalkomponente des Impulses berechnen.

Infolge des Luftwiderstandes wird die Horizontalgeschwindigkeit der Kiste aufgezehrt sein (besonders, wenn man an die Entfernung von 800 m denkt. Diese wird  deshalb (mehr oder weniger) senkrecht aufschlagen!

Also: senkrechter Aufschlag mit 20kg und dem oben ausgerechneten vertikalen Impuls > daraus die kinetische Energie >> daraus die Aufschlaggeschwingigkeit.

So weit so gut ... nun aber zurückzurechnen zum Flugzeug - dafür fehlen die Angaben zum Luftwiederstand.

Deshalb müssen wir annehmen, dass mit einem Massepunkt gerechnet werden. soll.

Falls das so ist, nehmen wir an, dass das Geschoß unter 45 Grad aufschlägt. Die Vertikalkomponente der Kiste wird wie oben berechnet.

Zur Rückrechnung ins Flugzeug setzt du nun die Wurfparabel an.

Diese musst du nun mit den Parametern Anstellwinkel des Flugzeugs und Flugzeuggeschwindigkeit  aus-ixen. Du hast die Nullstelle (aufschlagpunkt) und die Steigung sowie die vertikale Aufschlaggeschwindigkeit.

Die Berechnung wird allerdings etwas in Arbeit ausarten, naja . . . ist ja auch eine Olympiade :-)

Vorschlag: stelle erst mal die Bewegungsgleichung für die Wurfparabel mit der Anfangsbedingung (v_Flugzeug, Anstellwinkel alpha, und Flughöhe an)

Antwort
von Brotmensch89, 25

Zum Rechnen hab ich jetzt gerade keine Nerven. Für mich sieht das so aus. 

Die Kiste fliegt aus dem Flugzeug aus einer entsprechenden Höhe. Weil die Kiste in Moment natürlich noch die Geschwindigkeit vom Flugzeug hat. Entspricht das Ganze einfach nur einem waagerechten Wurf. 

Dieser Wirrwarr mit dem Werkzeug gibt dir einfach nur den Impuls bzw den Kraftstoß an, den die Kiste beim Aufprall hat bzw ausübt.

Hoffe, es hilft dir etwas

Antwort
von Jackie251, 11

Das ist nicht lösbar ohne die aerodynamischen Eigenschaften der Kiste zu kennen (oder derlei Effekte müssen durch die Aufgabe ausgeschlossen werden).

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