Fallschirmsprung - wirkende Kräfte

Tine_von_Faust · Anmeldungsdatum: 03.02.2021 Beiträge: 1

Meine Frage:
Aufgabe: Eine Person (Masse m1 = 75 kg) springt mit einem Fallschirm (m2 = 5 kg) aus einem Flugzeug in 800 m Höhe ab. Nach Öffnen des Fallschirms sinkt die Person am Fallschirm mit einer konstanten Geschwindigkeit von v = 4 m · s?1 zu Boden.
Wie sehe das Freikörperbild (Kraftdiagramm) aus und wie berechnet man daraus den Vektor der Kraft, welche die Luft auf den geöffneten Fallschirm ausübt.

Meine Ideen:
Da die Geschwindigkeit konstant ist, muss die Beschleunigung 0 sein. Das wiederum würde aber auch heißen, dass die nach unten gerichtete Kraft Fg = m*g = 0 ist und somit nicht wirkt. Nach oben würden die Kraft des Liftwiderstands wirken mit F=1/2 * ?(Luft) * c * A * v^2. Mit c = Strömungskeoffizienten.
Da wir aber keine Informationen über die Querschnittsfläche A und den Strömungskeoffizienten c haben, lässt sich das nun nicht berechnen.

Ein anderer Ansatz wäre gewesen, dass nach unten Fg und nach oben die Reibungskraft Fr wirkt.
Damit keine Beschleunigung wirkt, müssen die beiden Kräfte sich aufheben.
Deshalb Fg = Fr, also µ*m1*g = (m1 + m2) * g
Dir rechte Seite würde somit 784,8 N betragen.
Das mit der linken Seite gleichgesetzt, also µ * 5 kg * 9,81 m/s = 784,8 N und nach µ umgestellt, ergibt 1,06 (der Wert scheint aber uninteressant zu sein).
So haben beide Seiten die gleiche Kraft. Würde man nach µ umstellen, so käme 1,06 raus. Aber der Reibungskeoffizient darf eigentlich nicht größer als 1 sein.
Wie dem auch sei, ich weiß nicht wirklich weiter, weil ja die Kraft auf den Fallschirm gesucht ist und anscheinend nicht auf beiden Maßen zusammen.
Wo liegt mein Denkfehler? :-(

LG

Zerdenker · Anmeldungsdatum: 05.08.2020 Beiträge: 77

Wenn man das Freikörperbild zeichnet, sieht man das die Gewichtskraft nach unten und die Kraft auf den Schirm nach oben wirkt.

Damit lässt sich eine Bewegungsgleichung aufstellen
also:

die resultierende Grenzgeschwindigkeit ergbibt sich dadurch das die beiden Kräfte sich aufheben und die resultierende Beschleunigung des Springers somit für diese Geschwindigkeit 0 wird.

Stellt man die Gleichung nach Fl um erhält man den Vektor der Kraft die auf den Fallschirm wirkt.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5892

Man hat ja 2 Massen gegeben. Entweder betrachtet man nun die beiden Massen und die Kräfte, die auf sie wirken, separat. Oder aber, hier einfacher, man betrachtet die beiden Massen als ein System und stellt eine Gleichung auf mit den Kräften, welche von aussen an diesem System angreifen (nicht aber die Kräfte zwischen den Massen).

Ja, die Beschleunigung ist null, es gilt also

wenn FL die Kraft der Luft auf den Fallschirm ist.