Physik Aufgabe (Freier Fall)?
Physik Aufgabe (Freier Fall)?
1. Ein Kind lässt einen Stein von einer hohen Brücke fallen. Nach 4 Sekunden sieht es den Stein auf das Wasser treffen. (Der Luftwiderstand wird vernachlässigt.) Berechnen Sie
a) die Höhe, aus der der Stein fallen gelassen wurde;
b) die Geschwindigkeit, mit der der Stein auf der Wasseroberfläche auftrifft;
c) die Zeit für die erste Hälfte seines Fallweges;
d) die Zeit, die der Stein zum Durchfallen der letzten 20 m benötigt;
e) die Zeit (seit dem Loslassen), nach der das Kind das Auftreffen des Steins hört. (Schallgeschwindigkeit 320 m/s)
Kann mir jemand d und e berechnen? Danke!
2 Antworten
d) Da wir wissen, dass sich ein freier fallender Körper mit einer konstanten Beschleunigung von 9,8 m/s^2 bewegt, können wir seine Entfernung (h) mit der Formel h = 1/2 * a * t^2 berechnen, indem wir t bestimmen.
Wir wissen, dass das Kind den Stein nach 4 Sekunden auf dem Wasser sieht, also kann die Entfernung, die der Stein von der Brücke bis zu diesem Zeitpunkt zurückgelegt hat, berechnet werden.
h = 1/2 * 9,8 * 4^2 = 78,4 m
Um die Entfernung für die letzten 20 m zu berechnen, subtrahieren wir 20 m von 78,4 m.
h = 78,4 - 20 = 58,4 m
Mit der Formel kann jetzt die Zeit berechnet werden, die der Stein zum Durchfallen der letzten 20 m benötigt:
t = sqrt(2 * h / a) = sqrt(2 * 20 / 9,8) = sqrt(4,08) = 2,01 s
e) Um die Zeit zu berechnen, die das Kind benötigt, um das Geräusch des Steins beim Aufprall auf dem Wasser zu hören, berechnen wir die Entfernung, die das Geräusch zurücklegt, und teilen sie durch die Schallgeschwindigkeit.
Die Entfernung beträgt die Summe aus der Höhe, aus der der Stein fallen gelassen wurde, und der Entfernung zum Zeitpunkt des Aufpralls.
D = h + h = 78,4 m + 20 m = 98,4 m
Die Zeit, die das Kind benötigt, um das Geräusch zu hören, beträgt daher:
t = D / v = 98,4 / 320 = 0,307 s
Die Gesamtzeit, die das Kind vom Loslassen des Steins bis zum Hören des Geräuschs benötigt, beträgt 4 s + 0,307 s = 4,307 s.
a)
s = g/2 * t^2 = 9,81/2 m/s^2 * 4 s^2 = 78,2 m
b) v = g * t = 9,81 m/s^2 * 4 s = 39,24 m/s
c) s/2 = 78,2 m /2 = 39,1 m
39,1 m = g/2 * t^2
t^2 = 2 * 39,1 m / 9,81 m/s^2 = 7,97 s^2
t = 2,82 s
d) s = 78,2 m - 20 m = 58,2 m
s = g/2 * t^2 = 58,2 m
t^2 = 2 * 58,2 m / 9,81 m/s^2 = 11,87 s
t = 3,44 s
Restzeit: 4 s - 3,44 s = 0,56 s
e)
Laufzeit Schall:
s = v * t
t = s / v = 78,2 m / 320 m/s = 0,24 s
Gesamtzeit nach Loslassen:
t = 4 s + 0,24 s = 4,24 s
