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Aufgabe: Eine fallende Kugel
 
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physik_neuling



Anmeldungsdatum: 31.07.2011
Beiträge: 16

Beitrag physik_neuling Verfasst am: 01. Aug 2011 11:31    Titel: Aufgabe: Eine fallende Kugel Antworten mit Zitat

Hallo!

Ich brauche Hilfe beim Lösen folgender Aufgabe:

Eine Kugel mit der Masse von 2 kg fällt aus 50 m Höhe.

Welche Geschwindigkeit erreicht sie kurz vor dem Aufprall (Höchstgeschwindigkeit)? Mit welcher Kraft schlägt sie ein?
Nach wievielen Sekunden schlägt sie ein?

____________________________________________________________

Nun, ich weiß dass 1 N eine Masse von 1 kg in 1 s auf 1 m/s beschleunigt.
1N/1kg * 1s = 1m/s

Die Kugel wiegt 2*9,81N= 19,62N

Also: 19,62/2 * 1 = 9,81 m/s

So weiß man, dass die Kugel eine Sekunde nach dem Aufprall eine Geschwindigkeit von 9,81 m/s erreicht.

Und weiter?

Kann man diese Aufgabe überhaupt lösen, ohne dass entweder die Höchstgeschwindigkeit oder die Zeit bis zum Aufprall vorgegeben sind?


Danke im Voraus!
BalistiX



Anmeldungsdatum: 17.05.2011
Beiträge: 151

Beitrag BalistiX Verfasst am: 01. Aug 2011 13:31    Titel: Antworten mit Zitat

Die Endgeschwindigkeit und die Zeit lassen sich mit folgenden Formeln berechnen:






Habt ihr diese Formeln im Unterricht schon kennengelernt?
planck1858



Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw

Beitrag planck1858 Verfasst am: 01. Aug 2011 18:04    Titel: Antworten mit Zitat

@BalistiX,

a entsprich hier natürlich g (Erdbeschleunigung:9,81m/s²)!

Aus deinen beiden Formeln kann man durch einsetzen und auflösen auf eine weitere Formel kommen, welche verrate ich jetzt nicht.^^

@physik_neuling,

du kannst hier auch den EES verwenden, damit kannst du zumindest die Endgeschwindigkeit berechnen.

Mfg Planck1858

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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)

"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman)
erkü



Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414

Beitrag erkü Verfasst am: 01. Aug 2011 18:21    Titel: Re: Aufgabe: Eine fallende Kugel Antworten mit Zitat

physik_neuling hat Folgendes geschrieben:
Hallo!
...
Mit welcher Kraft schlägt sie ein?
...

Zunge Diese Frage läßt sich ohne weitere Angaben zur Verzögerung nicht beantworten !

Ist das die originale Fragestellung ? böse

_________________
Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk:
BalistiX



Anmeldungsdatum: 17.05.2011
Beiträge: 151

Beitrag BalistiX Verfasst am: 01. Aug 2011 18:41    Titel: Antworten mit Zitat

planck1858 hat Folgendes geschrieben:
@BalistiX,

a entsprich hier natürlich g (Erdbeschleunigung:9,81m/s²)!


Jop, das ist mir bewusst. Ich wollte nur wissen, was der TS "schon draufhat". Augenzwinkern
planck1858



Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
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Beitrag planck1858 Verfasst am: 01. Aug 2011 18:43    Titel: Antworten mit Zitat

Achso, naja gut! Prost
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physik_neuling



Anmeldungsdatum: 31.07.2011
Beiträge: 16

Beitrag physik_neuling Verfasst am: 02. Aug 2011 10:33    Titel: Antworten mit Zitat

Ich muss euch enttäuschen, ich bin es wie mein Nickname schon sagt ein Physikneuling...

Wir haben bisjetzt im Unterricht eine ähnliche Aufgabe gemacht, jedoch war die Zeit bis zum Aufprall schon angegeben und wir mussten die Endgeschwindigkeit durch das Umformen des Satzes "1N beschleunigt eine Masse von 1kg in 1s auf 1m/s" herausbekommen.

Diese Formeln von BalistiX habe ich also noch nicht gehabt.

Achja und... sry aber die Aufgabe + Aufgabenstellung habe ich mir selbst überlegt, ich möchte einfach nur mehr lernen und meine Neugierde befriedigen...

Ich hoffe es stört euch nicht, mir die Formel zu erklären. Bitte habt verständniss mit mir, Physik interessiert mich halt sehr!
planck1858



Anmeldungsdatum: 06.09.2008
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Beitrag planck1858 Verfasst am: 02. Aug 2011 18:59    Titel: Antworten mit Zitat

Ist ja schonmal sehr gut, dass du es versuchst dir die Physik selbst anzueignen. Vielleicht googlest du mal ein wenig im Netz nach Aufgaben, wo der Lösungsweg gleich korrekt mit bei ist, so kannst du dich im Nachhinein vergewissern, dass du auf dem richtigen Weg bist.

Ich würde dir die Seite von Leifi-Physik empfehlen.

Mfg Planck1858

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Daniel Blaich



Anmeldungsdatum: 02.08.2011
Beiträge: 29

Beitrag Daniel Blaich Verfasst am: 02. Aug 2011 19:22    Titel: Antworten mit Zitat



v = Geschwindigkeit
a = Beschleunigung(9,81m/s^{2})
t = Zeit



S = Strecke
a = Beschleunigung(9,81m/s^{2})
t = Zeit




m = Masse
a = Beschleunigung(9,81m/s^{2})

Mit diesen Formeln & Erklärungen dieser müsstest du hin kommen.

Bis jetzt hast du

S, m und a

Gruß Daniel Blaich

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Der Wille versetzt Berge.
planck1858



Anmeldungsdatum: 06.09.2008
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Beitrag planck1858 Verfasst am: 02. Aug 2011 19:41    Titel: Antworten mit Zitat

@Daniel Blaich,

ich würde a immer mit g bezeichnen, wenn es sich dabei um die Erdbeschleunigung in dem jetzigen Fall handelt.

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Daniel Blaich



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Beiträge: 29

Beitrag Daniel Blaich Verfasst am: 02. Aug 2011 20:01    Titel: Antworten mit Zitat

ich würde a immer mit g bezeichnen, wenn es sich dabei um die Erdbeschleunigung in dem jetzigen Fall handelt.

Gutes Argument Thumbs up!

Aber er lernt gleich das Zeichen für Beschleunigung, es wäre falsch wenn er versehentlich irgendwann anstatt a g schreibt.

Aber ich werde es Berücksichtigen

Gruß Daniel Blaich

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planck1858



Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
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Beitrag planck1858 Verfasst am: 02. Aug 2011 20:34    Titel: Antworten mit Zitat

@Daniel Blaich,

hast du Physik studiert, oder biste noch Schüler?

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Daniel Blaich



Anmeldungsdatum: 02.08.2011
Beiträge: 29

Beitrag Daniel Blaich Verfasst am: 02. Aug 2011 20:56    Titel: Antworten mit Zitat

Keines von Beidem
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planck1858



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Beitrag planck1858 Verfasst am: 02. Aug 2011 21:01    Titel: Antworten mit Zitat

Und was sonst?
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Daniel Blaich



Anmeldungsdatum: 02.08.2011
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Beitrag Daniel Blaich Verfasst am: 02. Aug 2011 21:04    Titel: Antworten mit Zitat

Nichts, wieso ? Ich habe nur vor Physik zu studieren
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franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11573

Beitrag franz Verfasst am: 03. Aug 2011 01:02    Titel: Antworten mit Zitat

physik_neuling hat Folgendes geschrieben:
Aufgabenstellung habe ich mir selbst überlegt

Das ist schonmal lobenswert; ein kreatives Vorgehen gewissermaßen!
Sieh Dir dazu vielleicht mal den Moment des Aufpralls an, bei jeweils gleicher Endgeschwindigkeit: Einen Sturz aus 5 Meter Höhe meinewegen 1) auf harten Beton und 2) in ein aufgespanntes Sprungtuch. Warum sind die wirkenden Kräfte verschieden?
physik_neuling



Anmeldungsdatum: 31.07.2011
Beiträge: 16

Beitrag physik_neuling Verfasst am: 03. Aug 2011 09:33    Titel: Antworten mit Zitat

Wow danke für die tollen Antworten!

Ich werde mich hier also schlau machen, danke!

Ach ja und danke auch für die Erklärungen!

Am liebsten würde ich auch gerne wissen warum diese Formel so lauten. Aber ich werde mich erstmal auf der Seite oben umgucken, ich mag schließlich nichts vorgekautes Big Laugh

Und nun zu der kleinen Denkaufgabe von franz:

Also, ich werde mal sagen was ich darüber denke...

...ich denke die Kraft ist gleich, da die Erdbeschleunigung für beide Objekte immer noch die gleiche ist.

Die Kraftwirkung nach der du gefragt hast ist mM nach unterschiedlich.

Beim harten Beton, der sich nur schwer Verformen lässt wird sogut wie die gesamte Aufprallenergie auf das Objekt übertragen, nur dieses wird verformt (bzw. am Meisten).

Beim aufgespannten Sprungtuch jedoch, wird die Aufprallenergie an den Segeltuch weitergegeben und die durch ihre elastische Form verformt. Doch die besondere Egenschaft von der Elastizität ist dass sie problemlos zu ihrer Ursprungsform zurückkehrt. Da Energie jedoch weder erzeugt noch vernichtet werden kann und somit immer weitergeleitet wird, wird die Spannenergie vom Tuch auf das Objekt übertragen und es verrichtet Bewegungsarbeit. Durch die Gewichtskraft wird es wieder nach unten zum Segeltuch "gezogen" undder Vorgang beginnt von vorne los.

Irgendwann bleibt das Objekt ruhig auf dem Sprungtuch und da fragt man sich wo die Energie abgeblieben ist. Ich denke der Grund dafür ist der Luftwiderstand, nicht?

Im Idealfall (ohne Luftwiderstand) wäre das Objekt immer weiter auf dem Segeltuch gehüpft? (Halbfrage)

Bitte kein Hagel auf mich, das vorhin geschriebene basiert nur auf meine Energie- und Arbeitskenntnisse aus dem Physikunterricht. Von der genannten Elastzität habe ich ehrlich gesagt keine Ahnung...
Daniel Blaich



Anmeldungsdatum: 02.08.2011
Beiträge: 29

Beitrag Daniel Blaich Verfasst am: 03. Aug 2011 11:40    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Im Idealfall (ohne Luftwiderstand) wäre das Objekt immer weiter auf dem Segeltuch gehüpft? (Halbfrage)


Da wäre noch die Reibung und anderes.

_________________
Gruß Daniel Blaich

Der Wille versetzt Berge.
physik_neuling



Anmeldungsdatum: 31.07.2011
Beiträge: 16

Beitrag physik_neuling Verfasst am: 03. Aug 2011 11:43    Titel: Antworten mit Zitat

Danke smile

Stimmt sonst alles?
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11573

Beitrag franz Verfasst am: 03. Aug 2011 21:43    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo physik_neuling!

Bei dem einfachen Aufprallvorgang würde ich alle theoretischen Erklärungen erstmal beiseite schieben und mir nur die elementaren Unterschiede ansehen; was bei Dir unter "Elastizität" auch schon anklingt:

Beim Sprungtuch, bungee jumping oder Sprung ins Wasser hat man einen erheblich längerern "Bremsweg" (paar Meter) als beim harten Aufschlag gegen Beton oder Stahl (Millimeter). Daraus resultieren die Unterschiede der Beschleunigung (oder Bremskraft).

Wieweit diese Vorgänge elastisch sind, was aus der mechanischen Energie wird, das ist eine andere Frage.
Daniel Blaich



Anmeldungsdatum: 02.08.2011
Beiträge: 29

Beitrag Daniel Blaich Verfasst am: 03. Aug 2011 23:29    Titel: Antworten mit Zitat

Der grundlegende Unterscheid beim Aufprall ist die daraus resultierende negative Beschleunigung. Wie schon gesagt wurde, würde auch ich plastische und elastische Verformungen erst einmal zurückstellen
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Gruß Daniel Blaich

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