Zusammengesetzte Bewegung, Physik?
Hallo,
wir haben folgende Aufgabe in Physik bekommen, aber es geht um die Lösung und ihre Art, also eine Verständnisfrage:
„Ein Auto mit der Masse 80 Kg wird durch Blockieren aller Räder mit einer Kraft von -400 N gebremst.
[…]
c) Bestimme den Bremsweg bei 30 km/h.“
An sich ist die Aufgabe ganz einfach. Denn wir haben gegeben:
v=30km/h/3,6=8,3 m/s
t= 1,67s
a= -5 m/s^2
Nun meinte der Lehrer, dass es sich hierbei um eine zusammengesetzte Bewegung aus der gleichförmigen Bewegung und aus der gleichmäßig beschleunigten Bewegung handelt.
Das heißt, dass die Formel dann
s=v*t+1/2*a*t^2
Die Lösung wäre zudem s=6,94 m falls es euch interessieren würde.
Aber nun zu meiner eigentlichen Frage:
warum handelt es sich um eine zusammengesetzte Bewegung aus der gleichförmigen und aus der gleichmäßig beschleunigten Bewegung? Es ist doch nur das Bremsen und der Bremsweg. Also scheinbar eine reine negativ gleichmäßig beschleunigte Bewegung, oder?
Danke im Voraus.
2 Antworten
Nun meinte der Lehrer, dass es sich hierbei um eine zusammengesetzte Bewegung aus der gleichförmigen Bewegung und aus der gleichmäßig beschleunigten Bewegung handelt.
Kommt auf die Betrachtung an. Will man ausschließlich den Bremsweg ermitteln, dann handelt es sich nur um eine beschleunigte Bewegung (Abbremsvorgang). Würde man den Anhalteweg bestimmen, dann wäre das die zurückgelegte Strecke während der Reaktionszeit (= gleichförmige Bewegung) + Bremsweg (= beschleunigte Bewegung).
In dem Fall denke ich, macht die Betrachtung der Reaktionszeit wenig Sinn, da die gar nicht gegeben ist. Man könnte sie höchstens annehmen - aber dafür wäre die Aufgabenstellung nicht deutlich genug formuliert.
s=v*t_1 + 1/2 * a* t_2²
t_1 in dem Fall wäre die Reaktionszeit und meiner Meinung nach "0" und fällt weg.
Man muss die Zeiten unterscheiden - denn sie beschreiben zwei unterschiedliche Ursachen.
t_1 wäre eben die Zeit, für die die gleichförmige Bewegung gilt. t_2 die Zeit, die die beschleunigte Bewegung gilt.
Wenn man nun annimmt, dass t_1 = t_2, dann würde in dem Fall der Bremsvorgang genauso lange dauern, wie die Reaktionszeit. Kann natürlich eintreten, aber man sollte es schon differenzieren.
Der Rechenweg ist völlig richtig. Streng genommen (so wird es der Lehrer sehen) hast du aber die Beschleunigung aus dem Stand mit F = 400 N berechnet. Da kommt allerdings dasselbe raus, wie wenn man es ganz streng betrachtet.
Streng betrachtet fährst du mit einer bestimmten Geschwindigkeit und die wird durch das Bremsen immer geringer.
Die korrekte Formel dafür lautet:
s=v*t+1/2*a*t^2
v ist dabei die Anfangsgeschwindigkeit zu der die Strecke durch das Beschleunigen/Bremsen dazukommt. Du hast auch das Vorzeichen für die Beschlkunigung schon korrekt, also würde die Formel mit Werten lauten:
s = 8,33 m/s * 1,67 s - 5/2 m/s^2 * (1,67 s)^2 = 13,91 m - 6,97 m = 6,94 m
Wie du siehst, kommt dasselbe raus...ist aber nach der reinen Lehre und daher etwas komplizierter gerechnet. Der Lehrer wollte halt die korrekte Formel sehen und nicht die übliche Abkürzung.
Danke, kann man das nicht aber bei jeder physikalischen Bewegung so streng nehmen, dass es theoretisch beide Bewegungen seien? Also was wäre denn grundlegend nur eine gleichmäßig beschleunigende Bewegung? Von der Kugel, bis zum Auto könnte man das doch sonst auch theoretisch so streng nehmen, oder nicht? Bzw. wie kommt man darauf, dass diese Bewegung eben auf jeden Fall diese zusammengesetzte Bewegung aus der gleichmäßigen beschleunigten und aus der gleichförmigen Bewegung ist?
Es gibt Fälle, da klappt die Abkürzung nicht, sondern führt in die Irre. Spätestens wenn neben der reinen Bremszeit noch eine Strecke durch die zusätzliche Reaktionszeit kommt, kommt man um die zusammengesetzte Bewegung nicht mehr herum.
Danke, aber würde z.B. bei eben einer ganz normale Kugel welche auf eine Schräge liegt theoretisch nicht auch solch eine zusammengesetzte Bewegung vorliegen? Also auch ganz streng genommen.
Tausend Dank, eine Frage aber noch.
Unser Lehrer hat zwischen t nicht unterschieden. Somit könnte man doch annehmen, dass er annahm, dass diese beiden Bewegungen zur gleichen Zeit stattgefunden haben, weil sie ja die gleichen Werte besitzen.
Inwieweit würde es denn aber Sinn machen, wenn man dann wie er durch so einer Formel die gleichmäßige Beschleunigung zur gleichen Zeit wie die gleichförmige Bewegung haben würde? Bzw. wenn sie eben gleich lange dauern?