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algarius
Anmeldungsdatum: 23.01.2015
Beiträge: 17
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 algarius Verfasst am: 15. Feb 2017 12:52 Titel: Ist der Wurf nach oben auch ein freier Fall ? |
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Ich bin auf der Erde und werfe einen Stein nach oben (das alles ohne Luftwiderstand) Am Stein ist eine Waage angeschlossen.
Phase 1: Wenn ich nun den Stein nach oben werfe, wird die Gravitationskraft überwunden und ich habe eine Kraft nach oben. Der Stein und die Waage bewegen sich gleich schnell nach oben, daher zeigt die Waage 0 kg an. Stimmt dies so?
Zusatzfrage zu Phase1: Ich kann auch sagen dass sobald ich den Stein loslasse (ihm also keinen Schub mehr gebe) er sich bereits im Steigflug im freien Fall befindet. Ist dies korrekt?
Phase 2: An irgendeinem Punkt bleibt dann der Stein stehen. Die Gravitationskraft und die Kraft nach oben sind gleich gross, Auch hier zeigt die Waage 0kg an und der Stein ist Kraeftefrei. Stimmt dies so?
Phase 3: Dann faellt er nach unten. Auch hier ist er im freien Fall. Die Waage zeigt 0kg an da diese gleich schnell faellt wie der Stein. Nun habe ich aber eine Kraft nach unten, die Gravitationskraft. Sind diese Überlegungen korrekt ?
Ist es wirklich so dass sobald ich den Stein loslasse und er nach oben geht, er sich im freien Fall befindet und die Waage immer 0 kg anzeigt, der Stein also schwerelos ist ?
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 15. Feb 2017 13:10 Titel: Re: Ist der Wurf nach oben auch ein freier Fall ? |
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Hallo,
| algarius hat Folgendes geschrieben: | Ich bin auf der Erde und werfe einen Stein nach oben (das alles ohne Luftwiderstand) Am Stein ist eine Waage angeschlossen.
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Was heißt denn angeschlossen? Wirfst Du die Waage mit nach oben?
| Zitat: |
Phase 1: Wenn ich nun den Stein nach oben werfe, wird die Gravitationskraft überwunden und ich habe eine Kraft nach oben.
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Die Kraft nach oben hast Du nur während der Zeit, zu dem sich der Stein noch in der Hand befindet. Ab dem Verlassen der Hand existiert keine Kraft mehr nach oben, sondern nur noch die Gewichtskraft nach unten.
Zu den Begriffen: Der Wurf beginnt, nachdem der Stein die Hand verlassen hat und dauert an, bis der Stein seinen höchsten Punkt (Scheitelpunkt) erreicht hat. Anschließend beginnt der freie Fall. Die Ausholbewegung, während derer Du die Kraft auf den Stein ausübst, ist in diesem Sinne nicht Teil des Wurfes.
| Zitat: |
Der Stein und die Waage bewegen sich gleich schnell nach oben, daher zeigt die Waage 0 kg an. Stimmt dies so?
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Die Waage zeigt 0 kg an. Sie misst aber aus einem beschleunigten System heraus. Normalerweise setzt man ein Inertialsystem für die Messung voraus.
| Zitat: |
Zusatzfrage zu Phase1: Ich kann auch sagen dass sobald ich den Stein loslasse (ihm also keinen Schub mehr gebe) er sich bereits im Steigflug im freien Fall befindet. Ist dies korrekt?
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Nein. Der freie Fall beginnt nach dem Erreichen des höchsten Punktes.
| Zitat: |
Phase 2: An irgendeinem Punkt bleibt dann der Stein stehen. Die Gravitationskraft und die Kraft nach oben sind gleich gross, Auch hier zeigt die Waage 0kg an und der Stein ist Kraeftefrei. Stimmt dies so?
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Nein. Ab dem Zeitpunkt, zu dem der Stein die Hand verlässt, wirkt ausschließlich eine Kraft nach unten. Die Massenträgheit bewirkt aber, dass sich der Stein noch eine Zeitlang nach oben bewegt.
| Zitat: |
Phase 3: Dann faellt er nach unten. Auch hier ist er im freien Fall. Die Waage zeigt 0kg an da diese gleich schnell faellt wie der Stein. Nun habe ich aber eine Kraft nach unten, die Gravitationskraft. Sind diese Überlegungen korrekt ? |
Hier ist der Begriff "freier Fall" richtig.
Viele Grüße
Michael
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algarius
Anmeldungsdatum: 23.01.2015
Beiträge: 17
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| algarius Verfasst am: 15. Feb 2017 13:17 Titel: |
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Das verwirrt mich sehr:
ist denn nur in Phase 2 der Koerper kraeftefrei, also im obersten Punkt. Beim Steigflug und Sinkflug wirken doch Kraefte, aber in allen drei Phasen ist der Koerper schwerelos. Schwerelosigkeit ist aber doch das selbe wie der freie Fall. Also muesste ich mich doch in allen drei Phasen im freien Fall befinden? Das verstehe ich nicht genau.
Noch was: Wenn nun ein Flugzeug nach oben beschleunigt, so ist man dort doch nicht schwerelos. Wuerde ich auf einer Waage im Flugzeug stehen haette ich doch nicht 0kg. Was ist denn nun der Unterschied wenn ich einen Stein nach oben werfe, der ist ja dann schwerelos und wenn ich mit dem Flugzeug nach oben fliege, bin ich nicht schwerelos?
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 15. Feb 2017 23:22 Titel: |
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Hallo,
| algarius hat Folgendes geschrieben: | Das verwirrt mich sehr:
ist denn nur in Phase 2 der Koerper kraeftefrei, also im obersten Punkt. Beim Steigflug und Sinkflug wirken doch Kraefte, aber in allen drei Phasen ist der Koerper schwerelos. Schwerelosigkeit ist aber doch das selbe wie der freie Fall. Also muesste ich mich doch in allen drei Phasen im freien Fall befinden? Das verstehe ich nicht genau.
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Phase 2 hattest Du definiert als: "An irgendeinem Punkt bleibt dann der Stein stehen." Damit ist dann wohl der Scheitelpunkt gemeint.
Meine Antwort: Nein, im Scheitelpunkt ist der Körper (aus Sicht eines Inertialsystems) nicht kräftefrei. Es wirkt ständig die Erdanziehung nach unten. Du verwechselst möglicherweise die Begriffe "Beschleunigung" und "Geschwindigkeit".
| Zitat: |
Noch was: Wenn nun ein Flugzeug nach oben beschleunigt, so ist man dort doch nicht schwerelos. Wuerde ich auf einer Waage im Flugzeug stehen haette ich doch nicht 0kg.
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Richtig. Die Waage würde sogar ein bißchen mehr anzeigen als bei konstanter Höhe.
| Zitat: |
Was ist denn nun der Unterschied wenn ich einen Stein nach oben werfe, der ist ja dann schwerelos und wenn ich mit dem Flugzeug nach oben fliege, bin ich nicht schwerelos? |
Wenn Du mit dem Flugzeug nach oben fliegst, dann gibt das Flugzeug nicht einfach der Erdanziehung nach, sondern es macht etwas Eigenständiges (d. h. es drückt sich irgendwie an der Luft nach oben ab). Das macht ein Stein nicht.
Der Punkt beim freien Fall ist, dass auf alle Zellen Deines Körpers die gleiche Kraft wirkt und die sonst beim Stehen auf dem Boden übliche Verformung des Körpers unterbleibt.
Viele Grüße
Michael
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 16. Feb 2017 05:54 Titel: |
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Vielleich werden im Unterricht manche Begriffe eher als Vokabeln statt als "Arbeitsmittel" in einer Werkstatt zum Lösen gewisser Probleme angesehen? Wiki nennt Bewegungen unter alleiniger Wirkung der Schwerkraft Freier Fall. Damit kann man gut leben, denke ich, und für Grenzfälle (Kosmos, Reibung, Körper) dann genauere Begriffe einsetzen.
Auch ein dem jeweiligen Vorgang angepaßten Bezugssystem ist ein solches Arbeitsmittel. Ein Geschoß wird man dazu eher nicht wählen, das Innere eines Aufzuges, Flugzeuges oder einer Raumstation möglicherweise schon. Vielleicht sollte die einfache Erkenntnis der Relativität vieler Ergebnisse / Aussagen in der Schule mehr Gewicht erhalten - statt über die Schrödingergleichung o.ä. rumzuschwafeln? mfG!
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 16. Feb 2017 10:28 Titel: |
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| algarius hat Folgendes geschrieben: | | Wenn nun ein Flugzeug nach oben beschleunigt, so ist man dort doch nicht schwerelos. |
Nein, das "nach oben beschleunigen" entspricht dem Stein, den du mit deiner Hand beim Wurf beschleunigst.
| algarius hat Folgendes geschrieben: | | Was ist denn nun der Unterschied wenn ich einen Stein nach oben werfe, der ist ja dann schwerelos und wenn ich mit dem Flugzeug nach oben fliege, bin ich nicht schwerelos? |
So wie der losgelassene Stein kann auch ein Flugzeug kräftefrei sein, wenn es eine Parabel fliegt. Das wird zu Trainingszwecken genutzt, weil innerhalb des Flugzeugs Schwerelosigkeit herrscht.
| Beschreibung: |
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_________________
Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 16. Feb 2017 11:05 Titel: |
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Hallo,
| franz hat Folgendes geschrieben: | | Vielleich werden im Unterricht manche Begriffe eher als Vokabeln statt als "Arbeitsmittel" in einer Werkstatt zum Lösen gewisser Probleme angesehen? |
Ich sehe da nicht den großen Unterschied. Sprache ist ein Arbeitsmittel, auch in der Physik. Ich finde es sehr nützlich, wenn gleiche Wörter für gleiche Dinge benutzt werden. Natürlich versuche ich Schüler trotzdem zu verstehen, auch wenn sie falsche Begriffe verwenden. Wenn jedoch jemand -- wie hier -- explizit nachfragt, wäre es unangemessen, die Begriffsfeinheiten nicht zu erklären.
| Zitat: | | Wiki nennt Bewegungen unter alleiniger Wirkung der Schwerkraft Freier Fall. Damit kann man gut leben, denke ich, und für Grenzfälle (Kosmos, Reibung, Körper) dann genauere Begriffe einsetzen. |
Man kann mit vielen Dingen gut leben. Ich halte es trotzdem für eine sonderbare Definition. Weshalb sollte man etwas einen "Fall" nennen, wenn es (wie z. B. beim senkrechten Wurf nach oben) gerade aufwärts geht? In einem Schulbuch habe ich eine solche Definition noch nicht gesehen. Im Duden-Physik für die gymnasiale Oberstufe heißt es beispielsweise:
"Unter einem freien Fall versteht man die Fallbewegung eines Körpers
ohne Luftwiderstand. [...] Als beschleunigende Kraft wirkt beim freien Fall nur die Gewichtskraft. Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung ohne Anfangsgeschwindigkeit und Anfangsweg."
Vielleicht wird das ja an der Universität allgemeiner definiert. Damit der Wikipediaeintrag eine Bedeutung hat, müsste er aber zumindest eine Buchreferenz eines anerkanten Lehrbuchs angeben, das das so definiert. Sonst wirkt der Wikipediaeintrag ein wenig wie "Theoriefindung" (so die Sprechweise in der Wikipedia, wenn ein Wikipedia-Schreiber seine "Privat"-Begriffsbildung als allgemeingültig darstellt).
| Zitat: | | Vielleicht sollte die einfache Erkenntnis der Relativität vieler Ergebnisse / Aussagen in der Schule mehr Gewicht erhalten - statt über die Schrödingergleichung o.ä. rumzuschwafeln? mfG! |
Bezugssysteme sind m. M. nach ein wichtiges Thema, und werden von Schülern nur schwer verstanden. Man muss es immer wieder wiederholen.
Wo Du die Schrödingergleichung hernimmst, bleibt mir aber ein Rätsel.
Viele Grüße
Michael
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 16. Feb 2017 19:28 Titel: |
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Hallo Michael,
danke für die Hinweise zur schulischen Begriffsbildung! Wir sind uns vermutlich einig darüber, daß der Schüler damit selbständig umgehen können sollte. Alles andere ...
| Zitat: | | Bezugssysteme sind m. M. nach ein wichtiges Thema, und werden von Schülern nur schwer verstanden. |
Ich hatte "nur" von Relativität gesprochen, nix Physik: Oben / unten, rechts / links, schnell / langsam, arm / reich usw. Solchen gewohnheitsmäßigen Wechsel der Sichtweite kann man schon jüngeren Kindern nahebringen und es wäre ein großer Schritt hin zu selbständigen denkenden Persönlichkeiten. (Abschweifung: Bei der Prozentrechnung würde beispielsweise vollkommen die eiserne Regel genügen: Prozent - wovon?)
| Zitat: | | Wo Du die Schrödingergleichung hernimmst, bleibt mir aber ein Rätsel. |
Von Metzler beispielsweise.
mfG! 
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