Physikaufgabe, bitte Hilfe?
Ich verstehe die erste markierte Aufgabe nicht und für die zweite markierte Aufgabe habe ich keine Lösungen.
Bitte helft mir.
Danke, ich habe morgen eine Arbeit.
4 Antworten
Hallo,
im Vakuum hängt die Fallgeschwindigkeit eines Gegenstandes unabhängig von seiner Masse nur von der Schwerebeschleunigung ab, die lokal wirkt.
Auf der Erdoberfläche beträgt die Schwerebeschleunigung in der Regel 9,81 m/s².
Wenn es keinen Luftwiderstand gibt, fallen eine Gänsefeder und eine Bleikugel mit der gleichen Geschwindigkeit zu Boden.
Die Erklärung liefert das schwache Äquivalenzprinzip, das bereits Galileo und Newton beobachtet hatten, nämlich daß die Schwere einer Masse und ihre Trägheit, also ihr Widerstand gegen eine Zustandsveränderung äquivalent sind, obwohl sie eigentlich auf unterschiedlichen Ursachen beruhen.
Die Schwerkraft wirkt zwar auf die leichte Feder weniger stark als auf die schwere Bleikugel, dafür braucht es aber auch weniger Aufwand, die Feder aus der Ruhelage zu bringen, weil ihre Trägheit in dem Maße geringer ist als die Trägheit der Bleikugel, in dem auch ihr Gewicht geringer ist als das der Kugel.
Die Astronauten, die den Mond betreten haben, konnten dies im Vakuum dort leicht nachweisen, indem sie Gegenstände unterschiedlicher Massen gleichzeitig aus gleicher Höhe zu Boden fallen ließen und beobachteten, daß alle tatsächlich die gleiche Fallgeschwindigkeit besitzen.
Wenn Du wissen möchtest, wie lange in t Sekunden eine Masse im Vakuum benötigt, wenn sie mit der Schwerebeschleunigung g beschleunigt wird, um eine festgelegte Strecke s zu bewältigen, brauchst Du nur die Formel s=0,5g*t² nach t umzustellen:
t=Wurzel (2s/g)
s ist in Deinem Fall 1 m, g ist 9,81 m/s²
t=Wurzel (2/9,81)=0,45 Sekunden.
Wenn Du diesen Wert mit 9,81 multiplizierst, kommst Du auf die Endgeschwindigkeit, denn die Masse ist 0,45 Sekunden einer Beschleunigung von 9,81 m/s² ausgesetzt worden.
Wenn in der Fallröhre übrigens wieder Luft ist, passiert, was zu erwarten ist:
Die Feder braucht viel länger als die Kugel, um auf dem Boden anzukommen, weil sie ein viel geringeres spezifisches Gewicht besitzt und deswegen in der Luft einen Auftrieb erhält, den Du von der Fallgeschwindigkeit abziehen mußt.
Der Auftrieb der Bleikugel in der Luft ist dagegen vernachlässigbar, weil die Kugel eine ungleich höhere Dichte (Verhältnis Masse - Volumen) besitzt als die Luft, die sie umgibt.
Herzliche Grüße,
Willy
Bei der ersten Frage des 2. MARKIERTEN ist die Antwort beim Regentropfen: Der Tropfen erfährt immer die selbe Fallbeschleunigung da die Masse bzw. die Fallbeschleunigung immer konst. Bei 9,81m/s^2 liegt. Ein fallendes Objekt wird also jede Sekunde beim Fallen um 9,81m/s beschleunigt. Aber Achtung,dies gilt nur im Vakuum, denn in der Luft wird das fallende Objekt auch gleichzeitig, abhängig von seiner Oberflächengröße abgebremst,da die Luft ja dagegen drück.
Um die Flugdauer zu berechnen brauchst du Folgende Formel
S(t)= 1/2 * g * t^2
Jetzt stellst du nach t um:
S(t)*2/g=t^2
Wurzel aus s(t)*2/g=t
Einsetzen:
Wurzel aus 1m*2/ 9,81m/s^2=t
t=0,203s
Wenn man die Röhre wieder mit Luft füllt wird die Feder wieder abgebremst daraus folgt dass die Falldauer länger ist.
Du hast vergessen, die Wurzel zu ziehen.
0,203 s ist t²
Herzliche Grüße,
Willy
Hab's per Handy gemacht und es vergessen. Danke für die Berichtigung!
Hallo,
zur Aufgabe mit der Feder:
Ich nehme an, daß D die Federkonstante sein soll, die in anderen Physikbüchern mit k bezeichnet wird.
Die Arbeit, die an der Feder verrichtet wird, um sie um 10 cm=0,1 m zusammenzudrücken, berechnet sich nach der Formel W=0,5k*x², wobei x der Unterschied zwischen der Normallänge der Feder und der Länge der Feder unter Zug oder Druck ist, hier also x=0,1 m.
W=0,5*2 N/m*0,1² m²=0,01 Nm=0,01 J
Diese Arbeit verrichtet die Feder an der Masse von 0,05 kg, wenn sie losgelassen wird.
Die 0,01 J entsprechen der kinetischen Energie, die die Masse beim Lösen von der Feder erhalten hat.
Kinetische Energie wiederum berechnet sich nach der Formel E(kin)=0,5mv².
E(kin)=0,01 J=0,01 Nm
m=0,05 kg
0,01 Nm=0,5*0,05 kg*v² m²/s²
v² m²/s²=0,01 Nm/(0,5*0,05 kg)=0,4 m²/s²
v=0,63 m/s
Herzliche Grüße,
Willy
Keine Ahnung was du mit der ersten Markierung meinst aber das Schlüsselwort für die 2. Markierung ist Luftwiederstand.
Also bei der ersten müssen wir die beschleunigung a ausrechnen und bei der zweiten meinte ich eher auf die rechnung bezogen was rauskommt.
Vielen dank :) aber was kommt bei der ersten markierten antwort für die beschleunigung a rau? Und wie rechnet man dies? :) dankeschön.