Physik Textaufgabe freier Fall?

2 Antworten

Die Bremskraft durch den Luftwiderstand ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit, ich nenne den Proportionalitätsfaktor q.

F_Brems = q * v²

Die Gewichtskraft ist F_Gewicht = m * g.

Nach unendlich langer Zeit ist m * g = q * v_unendlich², also

q = m * g / v_unendlich²

Die beschleunigende Kraft ist von der aktuellen Geschwindigkeit abhängig

F = F_Gewicht - F_Brems = m * g - q * v²

F = m * g - m * g * v² / v_unendlich²

F = m * g * (1 - v² / v_unendlich²)

Die Beschleunigung ist

a = F / m = g * (1 - v² / v_unendlich²)

Die Beschleunigung ist also von v abhängig. Das wird eine inhomogene Differentialgleichung. Wenn man Mathe oder Physik (o.ä.) studiert, kann man die vielleicht lösen. (Abiturstoff reicht dafür nicht.) Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass das hier jemand will.

Aber die Antwort zu a) weiß ich: v_unendlich wird niemals erreicht. Die Geschwindigkeit steigt, nähert sich aber v_unendlich an.

t Eichhörnchen= v Eichhörnchen/g = 10,28m/s/9,81 m/s^2 = 1,047 s

t = Wurzel aus 2s/a = Wurzel aus 2x20 m/9,81m/s^2 = 2,01 s

v Mensch= g Mensch x t = 9,81m/s^2 x 2,01s = 19,8 m/s

v Eichhörnchen = g Eichhörnchen x t = 10,28 m/s^2 x 1,97s = 20,27m/s

Was ich allerdings bei der Aufgabenstellung nicht verstehe, ist dass das Eichhörnchen schneller runterfliegt als der Mensch. Es müsste doch langsamer runterfliegen?

LG von Manfred