Kann mir jemand bei Physik weiterhelfen?

1 Antwort

Diese Aufgabe verschweigt uns eine wichtige Einzelheit: mit welchem Winkel der Bogenschütze den Pfeil abschießt – waagerecht, schräg nach oben, schräg nach unten, senkrecht nach oben? Daß Schulaufgaben unvollständig gestellt sind, kommt öfters vor, und man hat dann zwei Möglichkeiten: Zurückfragen oder Gedanken lesen. Ich gehe jetzt mal den Weg des Gedankenlesens und vermute, daß der Verfasser der Aufgabe von einem waagerechten Schuss ausging.

Die Überlegungen, die nun zur Lösung führen, findet man auf vielen Seiten und in den Physikbüchern unter der Überschrift "waagerechter Wurf".

Du kannst die Bewegung des Pfeils in Gedanken in zwei Bewegungen zerlegen, die man einzeln berechnen und dann wieder zusammensetzen kann: (1) die Bewegung nach unten, infolge der Schwerkraft, und (2) Die Bewegung nach vorn, infolge der Geschwindigkeit beim Abschuss.

Kümmern wir uns zuerst um die Bewegung nach unten. Bewegungen nach unten infolge der Schwerkraft werden unter dem Stichwort "freier Fall" beschrieben.

Wie lange fällt der Pfeil aus 1,70 m Höhe bis er unten ankommt?

Zeit = Wurzel aus (2 mal Höhe mal Erdbeschleunigung)

t = √(2 * 1,70 * Meter * 9,81 * Meter / Sekunde^2)

Versuche das mal auszurechnen! Es kommt etwas mehr als eine halbe Sekunde heraus.

Wenn Du t hast, ist Frage D) ist schon mal erledigt: Der Pfeil fällt gar keine 3 Sekunden. (Es sei denn, ich hätte die Gedanken falsch gelesen und es wäre ein Schuss nach oben gemeint.)

Nun zur Bewegung nach vorn. Die wird zwar in der Realität durch den Luftwiderstand ein bißchen abgebremst, aber davon sagt die Aufgabe nichts, und es ist auch nicht so einfach zu berechnen. Tun wir also wir einfach mal so, als ob der Pfeil einfach mit den 60 km/h immer weiter fliegt. In etwa stimmt das auch. Wie weit er kommt, das hängt natürlich davon ab, wie lange er Zeit zu Fliegen hat, bevor er infolge der Schwerkraft auf dem Boden landet. Diese Zeit weißt Du nun schon, wenn Du sie ausgerechnet hast (siehe oben: Freier Fall).

Dann kannst Du dann Frage A) beantworten:

Flugweite = Geschwindigkeit mal Zeit

(In Einheiten ausgedrückt: m = m/s * s)

Du mußt aber vorher die 60 km/h in m/s umrechnen. Hier wird erklärt, wie das geht: https://www.gutefrage.net/frage/umrechnen-von-kmh-in-ms

Jetzt zu Frage B). Dazu mußt Du mit dem Satz des Pythagoras die beiden Geschwindigkeiten des Pfeils zusammensetzen, die nach vorn und die nach unten. Die nach unten findest Du mit der oben berechneten Fallzeit t und der Erdbeschleunigung: v = t mal 9,81 m/s^2. Es muß etwas mehr als 5 m/s herauskommen. Die Geschwindigkeit nach vorn ist, wie wir sagten, seit dem Abschuss gleich geblieben. Mit dem Pythagoras ergibt sich aus beidem nicht ganz 18 m/s, mit denen der Pfeil dann schräg nach unten ins Gras zischt.

Stichwort schräg, damit sind wir bei Aufgabe C). Das Diagramm, das hier zu zeichnen ist, ist eine "Wurfparabel" oder genauer gesagt: Eine Hälfte der Wurfparabel. Die Kurve beginnt waagerecht am Scheitelpunkt der Parabel und krümmt sich dann immer steiler nach unten.

Hier kannst Du mal schauen:

https://physikunterricht-online.de/jahrgang-10/horizontaler-wurf/

https://www.leifiphysik.de/mechanik/waagerechter-und-schraeger-wurf/grundwissen/waagerechter-wurf

http://dieter-heidorn.de/Physik/VS/Mechanik/K06_WaagerechterWurf/K06_WaagerechterWurf.html

https://www.youtube.com/watch?v=MwcySbG5fkw

Was möchtest Du wissen?