Berechnung waagerechter Fall?
Moin!
Ich bin bei dieser Frage ziemlich ratlos. Wir brauchen das für die nächste Physikstunde, und ich hoffe, mir kann jemand weiterhelfen.
Hier der Experimentaufbau: Bauen Sie eine Anordnung auf, bei der eine Stahlkugel nach dem Abrollen von einer geneigten Ebene einen waagerechten Wurf bei stets gleichbleibender Abwurfhöhe h0 ausführt. Lassen Sie die Stahlkugel aus vier verschiedenen Starthöhen hS (5,0cm < hS < 20,0cm ) mehrmals abrollen und bestimmen Sie jeweils die Wurfweite.
Wie berechne ich beim waagerechten Wurf der Kugel die Abwurfgeschwindigkeiten unter folgenden Bedingungen:
-Abwurfgeschwindigkeit v0 nur aus gegebener Wurfweite Sw und Abwurfhöhe hf berechnen
-Abwurfgeschwindigkeit mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes berechnen, in Abhängigkeit von Starthöhe hs
Ich bin leider eine Niete in Physik, und bin dran gescheitert, die Formeln aufzustellen. Vielleicht habt ihr ja Ideen… VG
3 Antworten
Du hast auf der Horizontalen die Gleichförmige Bewegung mit der du die Wurfweite s bestimmen kannst:
s=v*t
Die Zeit hängt von der Falldauer in der vertikalen ab, das Objekt wird ja von der Erdbeschleunigung Richtung Erde beschleunigt.
h=(1/2)*g*t^2
Die Gleichung löst du nach der Zeit t auf und setzt sie oben in die Gleichung für die Gleichförmige Bewegung ein. So hast du die Fallzeit und die Wurfweite.
Das Prinzip nachdem hier verfahren wird ist das Superpositionsprinzip. Es besagt, dass zwei gleiche physikalische Größen überlagern können ohne, dass sie sich gegenseitig beeinflussen bzw es hiernach wird Verfahren, wenn ein solcher Fall eintrifft.
Egal wie sehr ein Objekt in y Richtung beschleunigt wird, es beeinflusst die Bewegung in X Richtung nicht. Die Geschwindigkeit in X Richtung bleibt also unverändert.
Ja sofern die Reibung vernachlässigt werden darf. Ansonsten musst du die Reibungsverluste mit einbeziehen aber ich denke in deinem Fall wird die Energieerhaltung reichen.
LG H.
Tipp, einfach als getrennte Bewegungen betrachten bzw. ggf. vektoriell zerlegen.
Du hast eine Fallbewegung aus der sich ergibt wie lange es bis zum Boden braucht. Hier musst du nur bedenken, dass es bei Abrollen der schrägen Ebene schon eine Geschwindigkeitskomponente Richtung Boden gibt.
Und die Zeit kannst du dann in die Formel für die Wurfweite packen. Das ist ja eine ganz normale translatorische Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.
Vielen Dank erstmal für deine Antwort. Leider verstehe ich das noch nicht ganz. Ich weiß vor allem nicht, wie ich die Fallgeschwindigkeit der Kugel gen Boden einbeziehen muss, um die Zeit zu berechnen. Und wofür steht vz in deiner Gleichung? Die nächste Frage wäre ja, wie man das ganze anstellt mit dem Energieerhaltungssatz…
V_z ist die Komponente der Geschwindigkeit am Ende der Bahn die Richtung Boden zeigt. --> Kräftezerlegung mit Winkelfunktionen
Und die Geschwindigkeit am Ende der Bahn ist E_pot = E_kin --> m*g*h = m / 2 v²
PS: Keiner kann dir hier einen genauen Rechenweg sagen ohne die genaue Aufgabe zu haben. Deswegen sind das nur allgemeine Hinweise zum Vorgehen.
In Ordnung. Aber die Masse m habe ich ja, ebenso wie die Geschwindigkeit v, nicht gegeben, oder?
Guck dir doch mal die Gleichung an, wenn du nach v (deiner ges. Größe umstellst) wirst du m nicht brauchen.
Danke nochmal für deine Geduld. Ich habe jetzt v= Wurzel aus 0,5/g*h raus. Passt das?
Also entweder du hast meine Formel falsch verstanden, aber die Formel für kin. Energie wird ja in deinem Formelbuch stehen, oder du hast falsch umgestellt. (2*g*h)^0,5 wäre richtig.
Vielen Dank, das habe ich jetzt soweit schonmal verstanden 👍🏼 Hast du noch eine Idee, wie ich auch auf die Abwurfgeschwindigkeit kommen kann, indem ich den Energieerhaltungssatz nutze, in Abhängigkeit von der Starthöhe?