Senkrechter Wurf - Kinetische Energie

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

Ich habe hier eine Aufgabe, bei der ich nicht weiter komme, ok ich gebe zu, ich bin nun schon auch eine Zeit lang raus aus dem Thema.

Aufgabe:
Bei einem Versuch im luftleeren Raum führt ein Schüler einen senkrechten Wurf mit einer Kugel der Masse 200 g nach oben durch. Der Schüler beginnt 50 cm über dem Boden die Kugel senkrecht nach oben konstant zu beschleunigen. Nach 0,2 Sekunden lässt er die Kugel los. In diesem Moment hat die Kugel eine kinetische Energie von 22,5 Joule.

E = Wie groß ist die kinetische Energie der Kugel, wenn sie wieder auf dem Boden auftrifft?

Muss ich da mit der anfangsgeschwindigkeit anfangen? weil der doc erst 50 cm über dem boden beginnt zu werfen? Ich habe da nichtmal einen ansatz.

Könnt ihr mir da ein paar tips geben?

gruß Sven

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hallo,

also ich würde sagen, dass du erst einmal die Anfangsgeschwindigkeit berechnen müsstest.

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

okey, das heißt:

v=a*t
v=9,81m/s^2*0,2s=1,962m/s

und dann?

sven

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Warum ist bei dir die Beschleunigung während dieser Phase gleich der Fallbeschleunigung? Die Kugel wird doch von dem Schüler beschleunigt.

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

Hmm,... ja da ist was dran,...

muss ich da mit der W-Kin rechnen? Wo bekomme ichdie beschledunigung denn her?

Sven

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Richtig, du kennst die Masse und die kinetische Energie nach der Beschleunigungsphase. Also kannst du die Geschwindigkeit beim Loslassen berechnen. Die Dauer des Beschleunigungsvorgangs ist auch gegeben, damit bekommst du deine Beschleunigung und kannst weiterrechnen.

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

mit der Formel also die Anfangsgeschwindigkeit ausrechnen?

als Ergebnis: 15m/s

richtig?

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

oki super,...soweit!

Also die beschleunigung beträgt demnach:
v=a*t
a=v/t
a= 75m/s^2

Das sollte stimmen, oder?

Und wie geht es weiter? was mache ich denn mit den 50 cm?

Sven

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Auf welcher Höhe ist denn die Kugel am Ende des Beschleunigungsvorgangs?

Wie groß ist dann die Gesamtenergie (kinetische und potentielle Energie) an diesem Punkt?

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

Also nach den 0,2s beschleunigung ist die kugel auf 3m Höhe, da lässt er sie dann los

s=v*t
s=0,2s*15m/s=3m

richtig?

W_k=0,5*0,2kg*15^2=22,5J - steht ja auch in der aufgabe drinne :-)
pot energie? wo bekomme ich die denn her?

Sven

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

hmmm ja klingt logisch,...

s= 0,5*v*t

das ist es ja dann nicht oder? Da mir die GEschwindigkeit fehlt. Hilf mir mal bitte

Sven

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Wilfried · Anmeldungsdatum: 23.04.2006 Beiträge: 139

Die Formel gilt, bie einer Anfangsgeschwindigkeit von NUll und einer gleichmäßigen Beschleunigung.

Das "V" sollte die Anfangsgeschwindigkeit sein, vor der Beschleunigung oder? Hmmm ne das wäre ja Null in diesem falle, also muss es die entgeschwindigkeit sein? *grübel* Hmmm,... die Durchschnittsgeschwindigkeit könnte es noch sein,... bin ich hier total auf dem Holzweg?

Sven

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Mit der Durchschnittsgeschwindigkeit gilt immer

Beschleunigt man gleichmäßig von 0 auf v, oder bremst von v auf 0 ab ist die Durchschnittsgeschwindigkeit v/2 (kannst du das zeigen?). Damit sollte deine Formel klar sein.

Wie hoch über dem Erdboden ist der Stein also am Ende des Beschleunigungsvorgangs, und wie groß ist seine potentielle Energie dadurch?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Ich denke nicht, daß man hier Geschwindigkeiten berechnen muß.

Für eine grobe Näherung sieht man, daß die potentielle Energie (anfänglich 1 J ) gegenüber dem Boden wesentlich kleiner als die zusätzliche Stoßenergie von 22,5 J ist. Dafür reicht also eine Abschätzung des Beschleunigungsweges (meinetwegen 1 m); in dieser Höhe (1,5 m) ist also die Gesamtenergie 22,5 J + 3 J = 25,5 J und das wird auch die gesuchte Aufschlagenergie.

Bei genauerer Betrachtung der Stoßbeschleunigung kommt man auf einen etwas abweichenden Weg s(t).

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Das stimmt wohl. Für die Schätzung von 1m braucht man zwar ein gewisses Gefühl der Größenordnung, aber eine Armlänge ist da ja noch gut im Bereich des Vorstellbaren.

Ich gehe jedoch mal davon aus, dass das eine Aufgabe aus der Schule ist. Und dort wird nach meinen Erfahrungen meist eine Rechnung verlangt, einfach um den Umgang mit den Formeln zu üben.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Hallo,

die Abschätzung sollte keinesfalls eine "exakte" Rechnung ersetzen.
Aus kinetischer Energie

und Beschleunigungszeit

ergibt sich

(Beschleunigungsstrecke) bzw.

.

mfG F