Physik Aufgabe Mechanik?
Der Weihnachtsmann ist in diesem Jahr etwas spät dran. Nun muss er sich bei der Auslieferung der Geschenke entsprechend beeilen. Deshalb wirft er die Geschenke waagerecht während des Fluges in die Kamine der Häuser. Der Schlitten des Weihnachtsmannes fliegt mit einer Geschwindigkeit von 500 km/h in x-Richtung. Die Pakete dürfen natürlich auch nicht beschädigt werden. Deshalb sollen die Pakete mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h in y-Richtung in den Kamin fallen. Berechne die Höhe über dem Kamin, aus der die Pakete maximal abgeworfen werden dürfen. Aus welcher Entfernung müssen die Pakete abgeworfen werden, damit sie genau im Ziel landen?
Wäre super, wenn jemand mir helfen könnte!
1 Antwort
ok. Wir arbeiten hier mit dem sogenannten "Superpositionsprinzip" Das Superpositionsprinzip hört sich kompliziert an ist aber nichts anderes als das hier 2 Physikalische Größen eine Rolle spielen, sie sich aber gegenseitig nicht beeinflussen. Das heißt die Bewegung in X Richtung beeinflusst die Bewegung in Y Richtung erstmal nicht. Das gibt uns den Vorteil, dass wir uns nur auf eine Bewegung jeweils konzentrieren müssen.
Die Flugdauer hängt also nur von der Falldauer ab, denn wenn das Geschenk unten angekommen ist wird es ja in X Richtung gebremst und somit bewegt es sich dann auch nicht mehr weiter in X Richtung.
Wir müssen uns jetzt also erstmal nur anschauen wie lange das Paket in Y Richtung unabhängig von der Bewegung in X Richtung fällt Wir wissen, dass die Geschwindigkeit vmax wenn es im Kamin ankommt nicht schneller als 30km/h sein darf. Wir haben also eine kinetische Energie die am Ende wirkt die nur von der Potentiellen Energie abhängt. Es bietet sich also durchaus an die kinetische Energie in Y Richtung und die Potentielle Energie gleichzusetzen:
Ekin=Epot
0,5*m*v^2=m*g*h
v=vmax=30km/h
ACHTE AUF DIE EINHEITEN! Gehe auf m/s.
Jetzt hättest du alles was nötig ist um die Fallhöhe zu berechnen.
Wenn du dies getan hast, kann auch Problemlos die Falldauer berechnet werden:
s=0,5*a*t^2
für die Beschleunigung a setzen wir die Erdbeschleunigung g ein, für die Strecke s die Höhe und dann die Gleichung nach t umstellen ausrechnen fertig.
Zum Schluss müssen wir berechnen wie weit das Paket während der Falldauer in x Richtung fällt.
s=v*t
v=500km/h
auch wieder auf die Einheiten achten!
und fertig bist du. An sich ist das gar nicht so wild. Das schaffst du ;)
Ironisch an der Aufgabe ist, dass das Paket eine Fallgeschwindigkeit von 30km/h nicht überschreiten darf, da die freiwerdende Energie das Paket beschädigen würde aber daran, dass das Paket trotzdem mit einer Geschwindigkeit von 500km/h gegen die Wand des Schornsteins knallt hat offensichtlich keiner Gedacht XD