Physik-schweren&leichten Ball werfen/fangen.Trägheit?
Hallo, ich habe eine Aufgabe wo ich nicht weiterkomme, unszwar :
Person A wirft Person B einen medizinball was ca. 2 kg ist und Person B kann es schwer noch mit einem Hand fangen
Diesmal wirft Person A ,Person B einen leichteren Ball und Person B kann es leicht fangen.
Wieso?
Und ich soll jz den Unterschied zwischen den bei den erklären wie : wieso ist es leichter einen leichteren Ball zu fangen/werfen.
Das Thema ist Trägheit.
2 Antworten
wir haben einmal den Impuls m*v dieser wird auf den Fänger übertragen ... ist der Impuls groß genug, dann hauts den Fänger auf die Bretter.
Dann das Fangen . . der Ball muss in der Hand gehalten werden. das bedeutet, die Hand muss so fest zupacken, dass der Ball auf kurzen Weg verzögert werden kann. Die Haltekraft muss auf den Ball übertragen werden - das klappt nicht, wenn der Ball durch die Hand rutscht (nich fest genug gehalten wird) auch muss die Muskelkraft so hoch sein, dass die Verzögerungskraft aufgebracht werden kann.
Angenommen, wir wollen innerhalb von s=0,3 m verzögern, dann ist die Verzögerung a = v^2 / (2*s) und die hierzu notwendige Kraft F = m_Ball * a
Verzögerungskraft F= m_Ball * v^2 / (2*s)
Hier sehen wir nun, dass die Aufgabe nicht eindeutig gestellt wurde. wir haben die Einflüsse m_ball und Geschwindigkeit. Haben wir einen leichten Ball, ist dessen Geschwindigkeit naturgemäß höher (weil der Abwerfer schneller werfen kann). Aso müssen wir ein Hypothese aufstellen. Diese ist beispielsweise : Der Werfer wirft 2 Bälle mit den Massen 1kg und 2kg und verleiht den Bällen eine Gewindigkeit von 10m/s. Dann erhalten wir für den 1kg Ball die Verzögerungskaft von
F = 1kg * 100m^2/s^2 / 0,6m = 166 N
bei 2kg sind es dann 322N.
Aber das ist nur die halbe Wahrheit, denn der Werfer wird den leichteren Ball mit höherer Geschwindigkeit werfen können. Da die Geschwindigkeit quadratisch eingeht, sieht dann die Sache wieder ander aus.... also: wenn wir ins Detai gehen, ein nicht ganz triviales Thema.
Die Aufgabe ist interessant! Ich habe noch eine Ergänzung.
Nimmt man an, der Ball mit 2kg wird mit 10m/s los geschickt, dann sind zum Anhalten (siehe oben) 332N erforderlich. Fragen wir nun, wie sich bei einem leichteren Ball die Geschwindigkeit auswirkt, dann errechnet sich die Haltekraft gem. der beigefügten Tabelle. Und: bereits bei 50% höherer Geschwindigkeit des 1kg Balls brauchen wir etwas die gleiche Haltekraft.
Beim Werfen und Fangen wird die Geschwindigkeit des Balles verändert. Dazu braucht es Kraft F
Formel: F = m * a
Dabei ist a die Beschleunigung und Beschleunigung ist Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit
Man sieht anhand der Formel die Kraft die notwendig ist um den Ball zu werfen oder zu fangen wird umso größer je größer die Masse m des Balls ist und je größer die Beschleunigung a ist also je größer die Änderung der Geschwindigkeit des Balles ist sowohl beim Abwerfen als auch beim Fangen (Bremsen)