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ftbroker08
Gast
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 ftbroker08 Verfasst am: 18. Aug 2020 08:45 Titel: Alle Kräfte bei Fallschirmsprung - Experimentalphysik |
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Meine Frage:
Hi Leute,
ich habe hier einen Link zur Aufgabe:
Bilder aus externem Link als Anhang eingefügt. Bitte keine externen Links verwenden. Steffen
(Ich habe bereits die Musterlösungen, allerdings komme ich da auch nicht wirklich weiter  )
Folgende Fragen:
Wie kommt man hier überhaupt auf alle Kräfte (warum wirkt eine Kraft von Springer auf Fallschirm und warum ist diese unterschiedlich von der Gewichtskraft des Springers (In der Musterlösung gibt es Kraft der Luft, Gewichtskräfte, Kraft von Fallsch. auf Springer und Kraft von Springer auf Fallsch.)
Kann mir jemand die logische Herleitung der Kraft F (SF), die der Springer auf den Fallschirm ausübt erklären?
Meine Ideen:
...
Das ist die Musterlösung. Ich verstehe hier nicht, warum die Gewichtskraft nicht wirkt. Warum nur die Kraft des Springers auf den Fallschirm und die Gewichtskraft des Fallschirms? Es muss doch auch die Gewichtskraft vom Springer als resultierende Kraft wirken, oder nicht?
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2562 mal |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5862
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| Myon Verfasst am: 18. Aug 2020 09:22 Titel: Re: Alle Kräfte bei Fallschirmsprung - Experimentalphysik |
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| ftbroker08 hat Folgendes geschrieben: | | Wie kommt man hier überhaupt auf alle Kräfte (warum wirkt eine Kraft von Springer auf Fallschirm und warum ist diese unterschiedlich von der Gewichtskraft des Springers |
Der Fallschirm bewirkt eine Kraft auf den Springer, sonst würde sich dieser im freien Fall befinden (auf ihn soll kein Luftwiderstand wirken). Umgekehrt muss nach dem 3. Newtonschen Gesetz eine gleich grosse Kraft vom Springer auf den Fallschirm wirken. Auf den Fallschirm wirken folglich die Kraft der Luft nach oben, die Gewichtskraft und die Kraft des Springers nach unten, und es gilt die Bewegungsgleichung
Es ist  , da sonst auch vom Fallschirm auf den Springer die Kraft M*g nach oben wirken würde. Dann wäre die Beschleunigung des Springers gleich 0.
| Zitat: | | Es muss doch auch die Gewichtskraft vom Springer als resultierende Kraft wirken, oder nicht? |
Die Gewichtskraft des Springers wirkt auf den Springer, nicht auf den Fallschirm. Natürlich spielt sie indirekt eine Rolle, da von ihr die Kraft  abhängt.
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 18. Aug 2020 09:42 Titel: |
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Noch eine Ergänzung: auf den Springer kannst du ebenfalls eine Kräftebilanz aufstellen. Hier wirkt die Gewichtskraft  nach unten und die Seilkraft  nach oben. Es gilt also:
Oder umgesgellt:
Die Seilkraft ist also die Gewichtskraft des Springers abzüglich der resultierenden Kraft mit der der Springer selbst beschleunigt wird. Im steady-state, wenn sich der Springer gleichförmig mit a = 0 nach unten bewegt, ist  ; der Springer hängt also mit seiner vollen Gewichtskraft am Seil. Im Vakuum wäre a = g; dann fallen Springer und Fallschirm stets gleich schnell und die Seilkraft wäre  .
Viele Grüße,
Nils
P.S.: die Angabe a = -2.5 m/s² im Aufgabentext ist falsch, da die y-Achse nach unten zeigt. Es ist also a = +2.5 m/s².
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3396
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| ML Verfasst am: 18. Aug 2020 12:36 Titel: Re: Alle Kräfte bei Fallschirmsprung - Experimentalphysik |
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Hallo,
| ftbroker08 hat Folgendes geschrieben: |
Wie kommt man hier überhaupt auf alle Kräfte (warum wirkt eine Kraft von Springer auf Fallschirm und warum ist diese unterschiedlich von der Gewichtskraft des Springers (In der Musterlösung gibt es Kraft der Luft, Gewichtskräfte, Kraft von Fallsch. auf Springer und Kraft von Springer auf Fallsch.)
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Kennst Du das Prinzip des Freischneidens? Bei ebenen Anordnungen ziehst Du hierbei eine geschlossene Linie um den interessierenden Bereich. Überall dort, wo die gedachte Linie irgendwelche Körper/Seile/Stangen usw. durchtrennt, musst Du entsprechende Kontaktkräfte bzw. -momente ansetzen. Zusätzlich kommt noch die Gewichtskraft der umschlossenen Körper dazu. (Bei räumlichen Problemen müsste man die Oberfläche eines gedachten Volumens betrachten.)
Was die Gewichtskraft angehst: Sie ist wahrscheinlich in der Bilanz nicht dabei, weil sie sich außerhalb der freigeschnittenen Fläche befindet.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schnittprinzip
Viele Grüße
Michael
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Aug 2020 15:58 Titel: |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | P.S.: die Angabe a = -2.5 m/s² im Aufgabentext ist falsch, da die y-Achse nach unten zeigt. Es ist also a = +2.5 m/s². |
Das glaube ich nicht. Denn das hieße, dass die Geschwindigkeit steigen würde, was dem Sinn eines Fallschirms widerspricht. Der soll ja die im freien Fall aufgenommene Geschwindigkeit bis auf eine erträgliche Landegeschwindigkeit reduzieren.
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 18. Aug 2020 17:57 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Das glaube ich nicht. Denn das hieße, dass die Geschwindigkeit steigen würde, was dem Sinn eines Fallschirms widerspricht. Der soll ja die im freien Fall aufgenommene Geschwindigkeit bis auf eine erträgliche Landegeschwindigkeit reduzieren. |
Ja, du hast natürlich Recht. Ich hatte ursprünglich angenommen, dass der Schirm unmittelbar nach dem Absprung geöffnet wird. Aber so wie du es beschreibst, ist es natürlich realistischer und war wohl auch so in der Aufgabe gemeint.
Viele Grüße,
Nils
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Qubit
Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 829
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| Qubit Verfasst am: 18. Aug 2020 18:48 Titel: |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: |
Ja, du hast natürlich Recht. Ich hatte ursprünglich angenommen, dass der Schirm unmittelbar nach dem Absprung geöffnet wird. Aber so wie du es beschreibst, ist es natürlich realistischer und war wohl auch so in der Aufgabe gemeint.
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Formal korrekt berechnet man die Zugkraft ja mit der Trägheitskraft. Diese ist in Richtung von -a (also positives Vorzeichen).
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ftbroker08
Gast
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| ftbroker08 Verfasst am: 20. Aug 2020 07:17 Titel: |
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Super, vielen Dank euch! 
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 20. Aug 2020 11:45 Titel: |
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Es fehlt eigentlich noch die Lösung zu Aufgabenteil b).
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5865
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. Aug 2020 12:52 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Es fehlt eigentlich noch die Lösung zu Aufgabenteil b). |
c_w = Faktor, welcher die Form des umströmten Körpers berücksichtigt.
c_w Fallschirm ca. 0,9
A = Projektionsfläche des Fallschrirms
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 20. Aug 2020 13:53 Titel: |
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@Mathefix
Das muss anders gehen. Die Aufgabenstellung verlangt eine Berechnung. Die ist mit den nicht gegebenen Größen in Deiner Formel nicht möglich.
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 20. Aug 2020 14:01 Titel: |
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Ein Tipp: Betrachte das Gespann von Springer und Fallschirm als Ganzes. Hier wirkt die Gewichtskraft des Gespanns nach unten und die Kraft auf den Fallschirm Fl nach oben. Die resultierende Kraft muss dann die angegebene Beschleunigung a bewirken.
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Zerdenker
Anmeldungsdatum: 05.08.2020
Beiträge: 77
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| Zerdenker Verfasst am: 20. Aug 2020 14:09 Titel: Re: Alle Kräfte bei Fallschirmsprung - Experimentalphysik |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | @Mathefix
Das muss anders gehen. Die Aufgabenstellung verlangt eine Berechnung. Die ist mit den nicht gegebenen Größen in Deiner Formel nicht möglich. |
Mit den beiden bereits genannten Gleichungen von Myon und Nils:
| Myon hat Folgendes geschrieben: |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: |
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lässt sich durch einsetzen doch eine Gleichung für FL aufstellen die mit allen Angaben lösbar ist:
-a(M+m))
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 20. Aug 2020 14:11 Titel: |
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Genauso ist es. Diese so einfach berechnete Kraft kann dann in die Formel für die Seilkraft FSF eingesetzt werden.
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 20. Aug 2020 14:19 Titel: Re: Alle Kräfte bei Fallschirmsprung - Experimentalphysik |
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| Zerdenker hat Folgendes geschrieben: |
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Ja, wie gesagt folgt dies auch direkt aus der Anwendung des Newtonschen Kraftgesetzes auf das Gesamtgespann aus Springer + Fallschirm:
Fges = (m+M)g - Fl = (m+M)a
Die Seilkraft ist ja eine interne Kraft und geht in die obige Bilanz nicht ein.
Viele Grüße,
Nils
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 20. Aug 2020 14:33 Titel: |
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Mein obiger Beitrag bezog sich auch auf den von Nils, nicht auf den von Zerdenker.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5865
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. Aug 2020 14:35 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | @Mathefix
Das muss anders gehen. Die Aufgabenstellung verlangt eine Berechnung. Die ist mit den nicht gegebenen Größen in Deiner Formel nicht möglich. |
Es war nach der Kraft der Luft auf den Fallschirm gefragt.
Du hast recht. Entweder ist die Aufgabenstellung nicht eindeutig/vollständig oder ich habe sie nicht verstanden.
Hast Du eine Idee?
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 20. Aug 2020 16:53 Titel: |
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Hallo Mathefix
| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Hast Du eine Idee? |
Die Beiträge oben hast du gesehen?
Viele Grüße,
Nils
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5865
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. Aug 2020 18:44 Titel: |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | Hallo Mathefix
| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Hast Du eine Idee? |
Die Beiträge oben hast du gesehen?
Viele Grüße,
Nils |
Hallo Nils,
habe zu kompliziert gedacht. Eigentlich bleibt die Beschleunigung a (Gott sei Dank) nicht konstant.
Hier soll wohl nur ein Momentanzustand betrachtet werden.
Beste Grüße
mathefix
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