Gewichtszunahme durch aufprall eines Steines?
Mit wieviel Gewicht schlägt ein Stein von 40g auf den Boden ein wenn er aus 10 Meter Entfernung von oben nach unten geschossen wird ?
4 Antworten
Die Aufgabe ist ziemlich unklar formuliert. Beispielsweise...
[...] nach unten geschossen wird
Bei einem Schuss hat man in der Regel eine von 0 verschiedene Anfangsgeschwindigkeit. Wie groß ist diese hier?
Ich gehe ansonsten mal davon aus, dass ein freier Fall gemeint ist. Also, dass der Stein aus der Ruhe (Anfangsgeschwindigkeit gleich 0) fallen gelassen wird, und bei der Rechnung Reibungseffekte (insbesondere: Luftwiderstand) vernachlässigt werden sollen.
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Des Weiteren ist nach dem „Gewicht“ beim Aufprall bzw. einer „Gewichtszunahme“ gefragt.
Was ist damit gemeint?
Mit Gewicht könnte einerseits die Masse gemeint sein. Diese ändert sich beim Fall nicht, sondern bleibt konstant gleich 40 g.
Es könnte auch die Gewichtskraft gemeint sein, die aufgrund der Masse im Schwerefeld der Erde auf den Stein wirkt. Auch diese ändert sich nicht, sondern bleibt bei...
[Zumindest wenn man den auf diese Entfernung vernachlässigbaren Effekt nicht berücksichtigt, dass die Fallbeschleunigung zunimmt, wenn man sich dem Erdboden nähert, da man näher an der Masse der Erde ist.]
Ansonsten könntest du vielleicht auch die Kraft meinen, mit der der Stein auf den Erdboden aufprallt. Das kann man aber mit den gegebenen Werten nicht berechnen. Denn das hängt sehr stark davon ab, wie groß die Einwirkzeit ist, was davon abhängt wie nachgiebig der Boden ist. Bei einem weichen, nachgiebigen Boden ist die Aufprallkraft relativ gering. Bei einem harten, starren Boden ist die Aufprallkraft relativ groß.
Die Kraft, die wirkt, berechnet sich
F = m * a
Die Masse m hast du (40 g).
Mit der Beschleunigung a wird es schwierig. Hier müsste man wissen:
1) welche Geschwindigkeit das Objekt unmittelbar vor dem Aufprall hat. Diese kann man mittels Abwurfwinkel und Abwurfgeschwindigkeit berechnen.
2) wie genau das Objekt durch den Aufprall abgebremst wird.
Deine Aufgabe ist ziemlich unpräzise formuliert und so leider nicht lösbar.
Der Stein hat nur ein Gewicht, das ist das Produkt aus Masse mal Fallbeschleunigung.
Er kann aber durchaus eine höhere Kraft ausüben die sich aus dem Abbremsen einer Bewegung ergibt ("Bremskraft"). Genau für dieses Abbremsen braucht man aber weitere Eckdaten, denn mit Vereinfachungen kommt man hier nicht weiter. Einen Bremsweg von Null kann man nicht annehmen, weil dann die Kraft nicht definiert bzw. gegen unendlich wäre (Teilen durch Null) was natürlich Unsinn ist.
Auch ist schon der erste Teil nicht wirklich sinnvoll nachvollziehbar. Wird der Stein geschossen (was eine gezielte Anregung vor dem freien Fall impliziert) oder wird er einfach senkrecht fallen gelassen und wo passiert das (ja, Erdoberfläche ist eine naheliegende Vermutung, aber eben nicht benannt).
Das zu berechnen fehlen wesentliche Angaben bzw. Annahmen
- da in der Aufgabe "von oben nach unten geschossen" und nicht "fallen gelassen" steht, fehlt eine Anfangsgeschwindigkeit, mit der Stein nach unten geschossen wird
- wichtiger: Auf welcher Strecke kommt der Stein am Boden von seiner Endgeschwindigkeit auf die Geschwindigkeit 0. Dies bestimmt die Bremsbeschleunigung und damit die messbare Gewichtskraft.
Hallo danke für die Antwort, der Steun wird geschossen