Physikaufgabe zum Thema Fallgeschwindigkeit

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Ohne Reibung:

Entweder über Bewegungsgleichung mit Beschleunigung a = -g = -9,81 m/s², v0 = 0, s(t) - s0 = h :

h = 1/2 * g * t²

Die Zeit kennen wir aber nicht, dazu nehmen wir noch:

v = g * t

<=> t = v/g

=> h = 1/2 * g * v²/g² = v²/(2g) = (13,8888...m/s)²/(2 * 9,81 m/s²) = 9,832 m

mit 1 km/h = 1/3,6 m/s

Oder über Energieerhaltung:

Epot(ganz oben, also bei h = h) = Ekin(ganz unten, also bei h = 0)

m * g * h = 1/2 * m * v²

=> h = v²/(2g) = 9,832 m


a = Beschleunigung

g = Erdbeschleunigung

v0 = Anfangsgeschwindigkeit

v = Endgeschwindigkeit

s(t) = Endort = 0

s0 = Startort = h

h = Höhe

t = Zeit

Epot = potentielle Energie

Ekin = kinetische Energie

m = Masse

AndiHoff  30.11.2011, 22:44

Sehr ausführlich - topp

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Hyde4  30.11.2011, 22:48

Falls du nicht ganz mitkommst:

Ganz allgemein wären die oberen Formeln übrigens:

s(t) = 1/2 * a * t² + v0 * t + s0

v(t) = a * t + v0

Da die Strecke, die er fällt, aber ja logischerweise Endort(Boden, also Höhe 0) minus Anfangsort(Höhe h) ist, ist s(t) - s0 = -h (Minus, weil es nach unten abgelesen wird statt nach oben, Definitionssache)

Und die Fallbeschleunigung ist -g, auch wieder Minus, weil nach unten.

Und wenn man ihn nur loslässt und nicht mit einem Schubs runterwirft, dann ist die Anfangsgeschwindigkeit v0 = 0, daher komme ich auf:

s(t) - s0 = -1/2 * g * t²

v(t) = -g * t

<=> -h = -1/2 * g * t²

h = 1/2 * g * t²

t² = (v(t)/-g) = v(t)²/g²

=> h = v(t)²/(2g)

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Na gut, gehen wir mal von Vakuum aus, bzw. vernachlässigbaren Luftwiderstand...

Stell mal eine Energiebilanz auf. Am Anfang hat man potentielle Energie, am Ende kinetische. Beide Energien müssten gleich große sein, wenn wir alles andere vernachlässigen: Ekin= 1/2 m v^2 = Epot = m g h Man erhält also h = v^2 / (g h )

Hyde4  30.11.2011, 22:41

Der Weg ist ja gut, daher DH, aber guck dir mal dein Ergebnis an...

h = v²/(gh) ist ein bisschen doof. Dann müsstest du das eine h da im Nenner noch rüberziehen auf die andere Seite und dann die Wurzel..Wäre aber falsch.

Richtig umgeformt ist es: h = v²/(2g)

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AndiHoff  30.11.2011, 22:43
@Hyde4

Ups - haste Recht! Da hab ich mich verschrieben... Ich sollte schlafen gehen ;)

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lol, kommt nicht drauf an wie schwer er ist.... so n Quatsch..... es gilt v=a*t +v0 mit v=Geschwindigkeit, a=Beschleunigung (9,81m/s²) und v0=Geschwindigkeit beim loslassen (ist evtl. 0). Sollte für ne Schulaufgabe reichen

Hyde4  30.11.2011, 22:42

Reicht eher nicht. Da brauchst du noch h = 1/2 * a * t² + v0 * t zusätzlich, um es lösen zu können. Kennst ja t nicht.

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das kommt auf dein Reibungsmodell an. Ohne Reibung kannst du einfach die Formel aus dem Tafelwerk abschreiben zwischen Zeit und Beschleunigung zum weg

50km/h = 13,89m/s

m * g * h = 1/2 * m * v²

g * h = 1/2 * v²

h = 1/2 * v² / g = 1/2 * 13,89² / 9,81 = 9,833m