Physik Hilfe, Mechanik Newtons?
Ein Ball wird senkrecht nach oben geworfen. Seine Masse beträgt m = 0 ,1kg.
a) Welche Kraft ist erforderlich, um den Ball auf einer Strecke von s = 0,1 auf die Abwurfgeschwindigkeit v = 10 m/s zu beschleunigen?
b) Nach welcher Zeit erreicht der Ball seinen höchsten Punkt und wie hoch steigt er?
c) Berechne die Arbeit, die beim Beschleunigen am Ball verrichtet wird.
Ansätze zu einigen Aufgaben habe ich leider nur Formeln, bei denen ich mir nicht sicher bin, ob es richtig ist, sie an dem Zeitpunkt zu benutzen oder nicht. Ich bräuchte hier dringend Hilfe.
1 Antwort
Die Aufgabe fasst eigentlich alle Themen der Dynamik gut zusammen.
Es geht im wesentlichen darum die Bewegungsgleichung zu verwenden um mit gegeben Größen, die gesuchten zu berechnen.
(a): Nimmt man eine konstante Kraft F an, hat man auch eine konstante Beschleunigung a und es gilt:
s = 1/2 a t^2
v = at
sowie nach Newton F = ma.
Du hast 3 Unbekannte und drei Gleichungen und ein einfaches System ab Gleichungen, der Rest ist also Mathe.
(b): Dies lässt sich vielfältig lösen, am einfachsten über Energieerhaltung. Hierbei gilt:
mg h_max = 1/2mv0^2
Da zu Beginn keine potenzielle Energie vorhanden ist, während am höchsten Punkt lediglich potenzielle Ebergie übrig bleibt. Damit bekommst du die maximale Höhe.
Bei einer Bewegung unter Einfluss der Schwerkraft gilt allgemein:
F = mg
a = g
v = v0 - gt
h = v0t - 1/2gt^2
Setzt du die letzte Gleichung gleich h_max kannst du leicht die Zeit t ausrechnen.
Natürlich kann man die Aufgabe auf nur mit den Bewegungsgleichungen lösen aber das Bedarf mehr Rechenschritten.
(c): Mit Energieerhaltung sieht man leicht ein, dass gilt:
W = 1/2mv0^2 = mgh
Man kann natürlich auch direkt die Definition der Arbeit verwenden und die Gleichung:
W = Fs
Alle Größen sind ja bekannt.
Das war jetzt alles natürlich recht rasant. Sag bescheid wo du mehr Erklärung benötigst.