Wie sieht die Kraftveränderung eines Gegenstandes, der aus 1,2 m Höhe fällt, aus?

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6 Antworten

Hallo,

die kinetische Energie berechnet sich nach der Formel E(kin)=0,5*mv², wobei m die Masse in kg und v die Geschwindigkeit in m/s ist. Das Ergebnis hat die Einheit Joule.

Um dies zu berechnen, mußt Du erst einmal wissen, welche Geschwindigkeit der Gegenstand bis zum Boden erreicht hat,
wenn er aus einer Höhe von 1,20 m fallengelassen wird. 

Dazu löst Du die Formel s=0,5*gt² nach t auf:

t=√[(2*1,2 m)/g]=0,5 s (gerundet).

g ist hier die Schwerebeschleunigung von 9,81 m/s².

Wenn der Gegenstand 0,5 s lang mit 9,81 m/s² beschleunigt, erreicht er eine Endgeschwindigkeit von etwa 4,6 m/s.

Die kinetische Energie beträgt somit 0,5*0,5 kg*(4,6 m/s)²=5,29 J.

Den gleichen Wert (nicht ganz gleich wegen der Rundungsfehler) bekommst Du auch, wenn Du die potentielle Energie berechnest, die ein Gegenstand mit der Masse 0,5 kg in einer Höhe von 1,20 m hat:

E(pot)=m*g*h=0,5 kg*9,81 m/s²*1,20 m=5,886 J (die Differenz ergibt sich - wie gesagt - aus den Rundungsfehlern). In Wirklichkeit hat der Gegenstand beim aufprall die potentielle Energie vollständig in kinetische Energie umgewandelt (minimale Verluste durch Reibung an Luftpartikeln und die daraus resultierende Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme bleibt hier unberücksichtigt).

Herzliche Grüße,

Willy

Das ist eine sehr interessante Frage, die sich so einfach aber nicht beantworten läßt. Beim Aufschlag wird der Boden dem Gegenstand etwas nachgeben. Solange das ein elastischer Aufschlag ist, d.h. es im Boden keine Dellen gibt, kannst Du Dir das vorstellen als würde der Gegenstand auf eine Stahlfeder auftreffen und diese zusammendrücken. Gegen welche Federkraft er dabei arbeitet und mit welcher Kraft er daher auf den Boden einwirkt hängt von der Festifkeit des Bodens ab. Z.B. besitzt eine weiche Matraze eine geringe Federkraft, während ein harter Steinboden eine große Federkraft aufbringt.

Die Kraft bleibt die gleiche (Gewichtskraft). Aber je größer die Fallhöhe umso größer die kinetische Energie beim Aufprall. 

E=m*v^2=g*h

Beim Aufprall selbst ist die Kraft größer als die Gewichtskraft.

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Meine aktive Physikzeit ist wohl schon zu lange her ;-)

Natürlich heißt es

E = 0.5 * m * v^2 = m * g * h

Dank an Willy1729

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Was du mit "Kraft" meinst ist sehr umgangssprachlich. Eigentlich sprichst du von einer Energie. Die Bewegungsenergie des Gegenstandes nimmt während des Falls zu, aber nicht die Kraft.

Fg=m*g

F = Kraft in Newton
m = Masse in Kg
a = Beschleunigung in m/s^2
Fg = Gewichtskraft in Newton
g = Erdbeschleunigung (Bei uns 9.81 m/s^2)

Ich denke du meinst mit Kraft die Energie in J

Nimm hierzu einfach die Formel der Lageenergie und setze deine Werte ein.

E = mgh

0,5kg * 9,81m/s² * 1,2m = E

E = 5,886 kg m²/s² = 5,886 J

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