Wenn man ein Stein von einem Turm wirft, verändert sich die Beschleunigung oder nur die Geschwindigkeit?
Wenn man ein Stein von einem Turm wirft, verändert sich die Beschleunigung oder nur die Geschwindigkeit?
13 Antworten
Die Beschleunigung ändert erstens, weil der Luftwiderstand bei schnellen Gegenständen höher ist als bei langsamen, zweitens, weil die Atmosphäre oben dünner ist als unten, und drittens, weil die Anziehungskraft in der Nähe der Erde grösser ist als weit davon entfernt. Oft werden alle drei Effekte vernachlässigt. In höheren Stufen wird der Luftwiderstand berücksichtigt. Dieser führt dazu, dass ein fallender Gegenstand irgendwann eine Endgeschwindigkeit erreicht.
Wenn du genau genug misst, macht sich dies sehr bald bemerkbar. Du weisst ja vom Velofahren, dass der Luftwiderstand schon bei kleinen Geschwindigkeiten eine Rolle spielt.
Bei der Erdanziehungskraft ist es komplizierter. Es stimmt nur ungefähr, dass diese vom Erdmittelpunkt an nach dem Newtonschen Gesetz abnimmt. in Wirklichkeit ist die Erde keine homogene exakte Kugel. Mein Physikprofessor führte z. B. eine Messung durch, bei der er den Unterschied der Gravitationskraft neben einem gefüllten Stausee zum selben, ungefüllten Stausee mass. Dabei liess er allerdings nicht einen Stein fallen, sondern er liess ein Pendel pendeln. Wenn man die Gravitationskraft so genau ausmisst, sieht man schon bei geringen Höhenunterschieden einen Unterschied. Allerdings ist dieser je nach Zusammensetzung der Erdkruste nicht überall gleich.
Kann man den Unterschied mit der Stoppuhr manuell messen? Jemand anderes schrieb von 3,1 µm/s² pro Höhenmeter.
Beim Radfahren merke ich, wenn der Wind von vorn oder hinten kommt, dass mich mein eigener Luftwiderstand abbremst, ist mir noch nicht aufgefallen. Ich habe aber vermutlich einen wesentlich ungünstigeren cw-Wert als ein frei fallender Stein und bin auch kein Radrennfahrer, der mit 70 km/h durch die Gegend düst.
die Beschleunigung ist als konstant anzusehen, wenn der Gradient des Gravitationspotentials als konstant angesehen werden kann - das ist auf kurzen Entfernungen von einigen 100m sicher der Fall. Wenn der Stein aber zB aus einer geostationären Umlaufbahn abgebremst und fallen gelassen wird, ist das nicht mehr der Fall.
Die Beschleunigung ändert sich mit der Höhe nur sehr wenig - etwa 3,1 µm/s² pro Höhenmeter. Man ist ja auf dem Turm etwas weiter vom Erdmittelpunkt entfernt.
Die Geschwindigkeit steigt bei konstanter Beschleunigung linear an, mit den berühmten 9,81 m/s pro Sekunde in unseren Breiten. In der Praxis kommen dann noch weitere Effekte hinzu, vor allem der Luftwiderstand ist nennenswert.
Die Beschleunigung bleibt konstant bei der Erdbeschleunigung von g = 9,81 m/s^2.
Die Geschwindigkeit nimmt aber linear zu, da gilt:
v = g * t
Antwort: Die Beschleunigung des Felsens bleibt konstant und die Geschwindigkeit des Felsens nimmt zu.
Ausführliche Erklärung:
Das Problem besagt, dass sich beim Werfen eines Steins von einem Turm die Beschleunigung ändert oder nur die Geschwindigkeit?
Die angegebenen Informationen sind:
- Stein wird von einem Turm geworfen
- Beschleunigung des Felsens
- Geschwindigkeit des Felsens
Bevor wir die obige Frage beantworten, lassen Sie uns in die Theorie hinter der gegebenen Frage eintauchen und uns bis zur gegebenen Frage vorarbeiten.
- Was ist Beschleunigung?
Beschleunigung ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit in Bezug auf die Zeit.
Erläuterung: Beschleunigung ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit in Bezug auf die Zeit. Es ist eine Vektorgröße mit der Dimension LT-2.
- Wie ist der Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Geschwindigkeit?
Beschleunigung ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit.
Erläuterung: Beschleunigung ist die Geschwindigkeitsänderungsrate.
- Was passiert mit der Beschleunigung des Felsens, wenn er von einem Turm geworfen wird?
Die Beschleunigung des Felsens wird konstant sein.
Erläuterung: Die Beschleunigung des Felsens wird konstant sein, weil die Schwerkraft konstant ist.
- Was passiert mit der Geschwindigkeit des Felsens, wenn er von einem Turm geworfen wird?
Die Geschwindigkeit des Felsens wird zunehmen.
Erläuterung: Die Geschwindigkeit des Felsens wird zunehmen, weil die Beschleunigung des Felsens konstant ist.
Wie hoch muss denn der Turm sein, damit die Fallgeschwindigkeit eines Steins (!) so hoch wird, dass sich der Luftwiderstand bemerkbar macht? Oder die Dichte der Atmosphäre oder die mit der Höhe abnehmende Erdanziehungskraft?