Stab taucht in Wasser

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

brauche hilfe zur aufgabe 2

http://homepages.fh-giessen.de/~hg11854/SS06PhysikMMEW/UebungOptik.pdf

danke

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Da bin ich mir nicht ganz sicher, ob ich die Aufgabe richtig verstehe, aber ich nehme es einfach mal an...
Also, so wie ich es verstehe ist der Stab länger als 2m. Ein Stück steht also noch oben raus und macht einen Schatten, den man auch schon auf der Wasseroberfläche sehen kann. Der erste Strahl, der über der Stabspitze ist, wird dann ins Wasser eindringen und wird dabei gebrochen. Kannst Du den Winkel ausrechnen? Vorsicht: Der angegebene Winkel ist relativ zum Horizont, also noch nicht der Winkel zum Lot, den Du für's Brechgesetz (oder auch Kotzen

-Gesetz...) brauchst.
Auch hier wäre eine Zeichnung hilfreich, die Du Dir wenigstens selbst machen solltest.

Gruß
Marco

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

habe ich alles gemacht... das prob ist schon, das ich die aufgabe nicht richtig verstehe... ist das wasser nur 2 meter tief oder ist es sagen wir mal 10 meter tief und man sieht den schatten...??

also winkel habe ich 35 raus und wie geht es dann weiter...??

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Ich habe für den Winkel knapp 30° raus. Was hast Du als Winkel für den einfallenden Strahl genommen?
Das habe ich mich auch gefragt, als ich die Aufgabe gelesen habe... Ich bin jetzt einfach davon ausgegangen, dass der Stab auf dem Boden steht. Aber ist es nicht egal? Wenn der Boden noch tiefer ist, wird der Schatten ja nur insgesamt versetzt und nicht länger dadurch, oder?

Gruß
Marco

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

das weiß ich halt nicht..

habe =arcsin (sin50/2) gemacht

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ich hab mal ne Zeichnung gemacht. Vorsicht, der gegebene Winkel ist der Winkel zwischen dem Horizont und dem Lichtstrahl, also der Winkel zwischen Wasseroberfläche und dem Lichtstrahl. Welchen brauchst Du aber für Deine Formel?
Außerdem, wie kommst Du darauf, den Sinus durch zwei zu teilen? Der Brechungsindex ist doch 1,33?

Gruß
Marco

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

durch zwei dachte ich wegen den 2 meter...

ach weiß auch nicht bei der aufgabe, die ist einfach doof...

mit welchen programm zeichnest du das, darf ich das mal haben...??

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Ja, das darfst Du haben! Ich verwende dafür zur Zeit Das Draw aus dem OpenOffice.org Paket.
Früher hatte ich für so was Corel Draw. Das gefällt mir eigentlich besser, ist aber nicht kostenlos und ich mag es lieber legal. Für meine Zwecke reicht das Draw aber bei weitem aus.

Angenommen, die Aufgabe ist so, wie ich mir es denke, dann Ist der Winkel des einfallenden Lichtstrahls 40° zum Lot, also 90°-50°, weil der Winkel ja zum Horizont angegeben ist. Das ist deshalb wichtig, weil man da gerne auf die Nase fällt... Ich habe da auch schon ziemlich viele Punkte in Klausuren verschenkt wegen so was. Also deshalb immer genau schauen, wo der Winkel ist, der angegeben wurde und welchen Du brauchst...

Wie ist den der Winkel zum Lot dann im Wasser? Die Formel hast Du doch sicher dafür, oder?

Gruß
Marco

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

ja so denke ich sieht es aus. kann die jemand lösen?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Klar kann die jemand lösen. Aber die interessante Frage heißt doch hier: Kommst du selber damit weiter?

Also nochmal die Frage an dich:

Wie ist denn der Winkel zum Lot dann im Wasser? Kennst du die Formel dafür? Wie lautet sie?

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

ja haben wir ja schon, mein fehler war erst mal das ich mit sinus 50 gerechnet habe, das wäre aber der winkel von wasser zum sonnenstrahl, brauchen aber, den winkel vom lot zum sonnenstrahl also 90-50=40

dann habe ich x=arcsin(sin40/1,33)=29°
und wie geht es weiter...??

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Wenn du jetzt die Länge des Stabes ausrechnen möchtest, dann musst du Seitenlängen von den Dreicken in der Zeichnung ausrechnen. Ich beschreibe das mal in Worten:

Mit dem Winkel 29° und der Höhe des Wasserstandes bekommst du ja nun die untere (horizontale) Seitenlänge im Dreieck unter Wasser rechts vom Lot.

Und die Differenz der 1,6 m und dieser eben berechneten Seitenlänge ist dann die Seitenlänge der horizontalen Seite des kleinen Dreiecks über Wasser links vom Lot.

Und damit kannst du dann in diesem kleinen Dreieck ausrechnen, wie lang der Teil des Stabes ist, der sich über Wasser befindet.

bluesky999 · Anmeldungsdatum: 21.06.2006 Beiträge: 21 Wohnort: runkel

kannst du das bißchen genauer sagen? verstehe das grade nicht unglücklich

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Weißt du denn schon, welches Dreieck ich mit dem Dreieck unter Wasser meine? Und welche Seitenlänge dieses Dreiecks du nun als erste ausrechnen könntest?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo Ihr beiden!

Ich habe das gerade nochmal nach gerechnet. Allerdings komme ich nicht auf die 2,75m die auf dem Blatt angegeben sind. Bei mir kommt ein etwas kleineres Ergebnis raus...
Jetzt weiß ich nicht, ob ich mich einfach verrechnet habe, die Aufgabe falsch verstanden habe, oder der Lösungsweg komplett falsch ist... grübelnd

Was meint Ihr?

Gruß
Marco

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich meine: Unser Lösungsweg ist richtig, das angegebene Ergebnis 2,75 m ist falsch, das richtige Ergebnis ist 2,59 m.

Wenn man den linken Strahl in der Skizze so einzeichnet, dass er das untere Ende des Stabes streift, dann sieht man übrigens obendrein, dass die Wassertiefe für die Länge des Schattens egal ist (also auch gerne z.B. 10 m sein darf).

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

@bluesky999:

Und weißt du aus Mathe, wie du, wenn du in einem rechtwinkligen Dreieck einen Winkel und eine Seitenlänge kennst, eine weitere Seitenlänge ausrechnen kannst?

Im Beispiel des Dreiecks unter Wasser ist es die Ankathete, die du kennst, und die Gegenkathete, die du ausrechnen möchtest.