Fall- und Wurfbewegungen -Erdanziehungskraft

LernBuBe · Gast

Meine Frage:
Hey Zusammen,

Ich verzweifele gerade an einer kompletten Aufgabe und ich weiß einfach nicht, wie ich die Klausur übermorgen bestehen soll. Kann mir bitte jemand weiterhelfen? Beziehungsweise mir einfach nur erklären, wie man diese Aufgaben löst, damit ich überhaupt ein Stück weiterkomme...
Die Aufgabe lautet: Ein Bergwanderer gelangt an den oberen Rand einer tiefen Schlucht. Um die Tiefe der Schlicht abzuschätzen, lässt er einen 80g schweren Stein in die Schlucht falen und stellt mithilfe seiner Digitaluhr fest, dass er nach 4,8s den Aufprall des Steins hört.
1.1 Berechnen Sie näherungsweise die Tiefe der Schlucht.
1.2 Berechnen Sie die Kraft, mit der der Stein unten aufschlägt.
1.3 Was ändert sich an der Aufschlagkraft, wenn die Schlucht tiefer ist?

Meine Ideen:
Ich habe absolut keinen Plan, wie ich vorgehen soll.

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1212

Hallo,

zu 1.1:
Wie lautet denn das Weg- Zeit Gesetz für den freien Fall?
Was ist gegeben, was gesucht?

Zu 1.2 und 1.3: Ist wirklich die Kraft gesucht, mit der der Stein aufschlägt?
Um diese annähernd zu berechnen muss man entweder den "Bremsweg" abschätzen oder die Zeit des Aufprallvorgangs. Und auch dann kann man lediglich eine mittlere Kraft berechnen.

Gruß

LernBuBe · Gast

1.1) würde man die Antwort so lauten:

s=g/2*t^2
= 9,81 m/s / 2 * 4,8s = 23, 54m (Luftwiderstand ausgelassen)

1.2)

F= m*a = 80g * 4,8s = 384 N ?

1.3) Die Auschlagkraft würde konstant werden, weil sich der Luftwiderstand und die Kraft vom Stein ausgleichen.

So etwa richtig?

E=mc² · Anmeldungsdatum: 24.06.2014 Beiträge: 494

bei 1.1 hast du das hoch 2 vergessen

1.2 und 1.3 sind von der Aufgabenstellung her mE sinnlos.

LernBuBe · Gast

Wo habe ich bei 1.1 das hoch 2 vergessen?

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1212

zu 1.1:
Quadrieren der Zeit vergessen!

zu 1.2:
F = m*a ist richtig, aber a ist eine Beschleunigung, und keine Zeit!

zu 1.3:
Wenn der Stein nach 4,8 Sekunden bereits seine konstante Endgeschwindigkeit erreicht hätte (Luftreibung berücksichtigt), dann wird die Kraft beim Aufschlag tatsächlich nicht größer, wenn die Schlucht tiefer ist. Wenn der Stein aber nach 4,8 Sekunden noch nicht seine Endgeschwindigkeit erreicht hat, wird er beim Fall in eine tiefere Schlucht noch schneller, und damit wird auch die Aufprallkraft größer.

Generell stellt sich die Frage, ob mit oder ohne Luftreibung zu rechnen ist. Die Formel, die Du bei 1.1 verwendet hast, gilt nur für den Fall, dass man die Luftreibung vernachlässigt. Bei 1.1 ohne Luftreibung zu rechnen, und bei 1.3 dann plötzlich mit Luftreibung zu argumentieren ist daher nicht ganz konsequent.

Gruß

LernBuBe · Gast

Achso, ok. Aber bei 1.2 müsste ich dann für a = 9,81 m/s ,also die Erdbeschleunigung einsetzen oder?

hansguckindieluft · Anmeldungsdatum: 23.12.2014 Beiträge: 1212

E=mc² · Anmeldungsdatum: 24.06.2014 Beiträge: 494

Ist das so der Original-Aufgabentext oder eine Zusammenfasssung deinerseits?

>Sollte es eine Zusammenfassung sein, bitte ich dich, den Originaltext wörtlich zu posten.

>Sollte die Aufgabe tatsächlich genau so sein, kann ich dir nur die prinzipielle Vorgangsweise skizzieren:

aus F=ma
und a=v/t

kommt man auf

F= m v /t

wobei hier v die Endgeschw. ist und t die Zeit die während dem Aufschlagen des Steines vergeht. Dieses t ist unbekannt und kann aus den gegeben Angaben nicht berechnet werden! Außerdem wird angenommen, dass der Stein nicht abprallt und es ist wie vorher schon erwähnt wurde nur eine mittlere Kraft.

Wenn man annähme, dass t nicht von v abhängt (weiß nicht ob das realistisch ist), könnte man zu 1.3 eine Aussage treffen.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

@ E=mc² das wäre aber nicht korrekt

Obwohl das wie schon gesagt egal ist, die Kraft kann man nicht ermitteln.
Es hätte vielleicht ein wenig Sinn gemacht wenn angegeben wäre wie lang man das Geräusch hört.

E=mc² · Anmeldungsdatum: 24.06.2014 Beiträge: 494

stimmt, danke für die Ergänzung (wobei der 2.Term vermutlich vernachlässigbar wäre)