Was für eine Geschwindigkeit hat etwas, was aus einem Auto fällt?
Hi, ich mache eine MSA-Präsentation zum Thema Weltraumschrott in Physik und wollte fragen, wie man bestimmt, was für eine Geschwindigkeit etwas hat, was aus einem fahrenden Auto (Beispiel 80km/h) fällt? Behält es, wenn man nach dem Trägheitsgesetz geht einfach dieselbe Geschwindigkeit, bis es auf den Boden fällt? (Zumindest wenn man Luftwiderstand und Gravitation nicht berücksichtigt)
5 Antworten
Ohne Luftwiderstand behält es die selbe Horizontalgeschwindigkeit, aber es kommt noch ein wenig Vertikalgeschwindigkeit durch den Fall dazu (Schwerkraft). Da ein Auto nicht sehr hoch ist, kann man das aber für dieses Beispiel wohl vernachlässigen.
Ja, aber nur näherungsweise. Die Strömung ist meist turbulent, also von zufälligen Wirbeln beeinflusst. Frage Google nach "Abbremsung durch Luftwiderstand".
Ja da musst du den strömungswiderstandsbeiwert oder Cw-Wert mit einbeziehen. Wenn du da googlest findest du die werte mancher gegenstände. Su kannst auch luftwiderstand eingeben und findest die formel, mit der man es ausrechnen kann.
Ja kann man. Man benötigt dazu die Größe, sowie die Masse des Gegenstandes, sowie seinen Luftwiderstandsweiwert (cw-Wert), der von der Form anhängig ist. Eine Kugel hätte einen cw von ca 0.14, je nach Größe.
Dann gibt es eine Formel, die man u. a. bei Wikipedia nachlesen kann. Damit bekommt man die Widerstandskraft, mit der der Gegenstand abgebremst wird. Das wiederum packt man dann in die Formel für Beschleunigung, aber nicht für gleichmäßige Beschleunigung, denn der Luftwiderstand ist quadratisch zur Geschwindigkeit. Da wird also koch ein Integral fällig.
Sicher, dass Du es für dieses Beispiel so genau wissen willst? ;0)
Vielen Dank! Hier war es eher persönliches Interesse, ich weiß noch nicht, ob ich das dann auch mit einbeziehe, da ich dazu noch eine Rechnung mit dem 3. Keppler-Gesetz habe, wird dann vielleicht zu viel-
Das ist ohne Liftwiderstand und Gravitation sehr einfach. Es behält die Geschwindigkeit des Autos bei. Es fällt auch nicht runter, da es ja wegen der fehlenden Gravitation kein Unten bzw. Entsprechende Kraft gibt. Es fliegt einfach die ganze Zeit neben dem Auto an exakt der gleichen Position.
Gibt es Gravitation beschleunigt das „etwas“. Zum einen behält es ja die waagerechte Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei. Aber die Gravitation zieht es runter. Damit beschleunigt es, hält seine seitliche Position zum Wagen, sinkt aber immer schneller ab. Somit wird sich seine Geschwindigkeit erhöhen.
Mit Luftwiderstand wird das „etwas“ direkt nach dem Verlassen des Fahrzeug gebremst. Abhängig ist dies vor allem von der Geometrie und der Oberflächenbeschaffenheit des „etwas“. Daraus ergibt sich ein Widerstandsbeiwert cw Wert. Das ist aber eigentlich viel komplizierter. Schaue mal:https://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungswiderstand
Ich hoffe das hilft dir.
Ja behält die Geschwindigkeit bei (bei vernachlässigung vom luftwiderstand
danke! Wie ist es ohne Vernachlässigung vom Luftwiderstand? Gibt es dazu irgendwie eine Formel oder Ähnliches?
- Newtonsches Gesetz: Ein kräftefreier Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit.
Du Gravitation tut nichts zur Sache, weil deren Kraft im rechten Winkel zur Fahrtgeschwindigkeit wirkt.
Der Gegenstand, der aus einem Auto fällt, hat aber nichts mit dem Weltraumschrott zu tun, weil es auf der Erde den Luftwiderstand gibt, und im Weltall bekanntlich nicht.
Das ist mir durchaus bewusst, es geht dabei aber um einen Vergleich der kinetischen Energie von Körpern im Weltraum im Vergleich zu denen auf der Erde. Weltraumschrott entsteht oft, weil sich Teilchen/ Schrauben o.ä. sich von Satelliten lösen und ich wollte das mit Gegenständen, die vielleicht aus einem fahrenden Auto fallen, vergleichen
Kannst du nicht, weil es auf der Erde den Luftwiderstand gibt, der die Teile abbremst, und im Weltraum gibt es den nicht.
Es geht einfach nur um eine Veranschaulichung der Zahlen.
Welcher Zahlen? Die Bedingungen auf der Erde und im Weltraum, das Beispiel betreffend, sind grundverschieden.
Ich brauche die Geschwindigkeit, da ich die kinetische Energie berechnen will. Diese beiden Zahlen, einmal für das Schrottteilchen im Weltraum, und dann noch für das auf der Erde, will ich einfach nur gegenüberstellen, weil man sich vielleicht unter einer Zahl (die für das Schrottteilchen im Weltraum) wenig vorstellen kann.
Die kinetische Energie des Schrottteilchens im Weltall verändert sich nicht, weil es eine kräftefreie Bewegung ausführt. Die kinetische Energie des Gegenstands, der aus dem Auto fällt, hingegen ab Sekunde 0, weil zwei Kräfte auf ihn einwirken, die zu einer permanten Veränderung seiner horizonztalen und vertikalen Geschwindigkeit führen.
Du kannst diese beiden Szenarien nicht miteinander vergleichen.
…und wenn man diese Kräfte nicht berücksichtigt, hat man zumindest eine Zahl, mit der man arbeiten kann. Es ist ein MSA Vortrag und Ekin mit Berücksichtigung dieser Kräfte zu berechnen ist einfach nicht das, was dort erwartet wird. Beides stand aber auch in der Frage??
und wenn man diese Kräfte nicht berücksichtigt, hat man zumindest eine Zahl, mit der man arbeiten kann.
Zahlen sind reine Faktoren. Die hat man nicht, sondern eine Größe, die in einer Einheit angegeben wird. Wahrscheinlich meinst du die 80km/h? Die behält das Schrottteilchen theoretisch bis in alle Ewigkeit bei. Das Teil aus dem Auto aber nicht, weshalb man die Bedingungen nicht miteinander vergleichen kann.
Die 80km/h sind auf das Teil im Auto bezogen, 80km/h bei einem Schrottteilchen im Weltraum sind viel zu wenig und genau darum soll es gehen. Deswegen sollen auch Luftwiderstand und Schwerkraft nicht berücksichtigt werden, es geht einfach nur darum, aufzuzeigen, was für ein Unterschied das ist. Und wie gesagt, es ist 10. Klasse, wir haben kein Physik studiert und sollen es veranschaulichen 🫠
vielen dank! Wie ist es ohne Vernachlässigung vom Luftwiderstand? Kann man das irgendwie berechnen?