Winkel im beschleunigten Bezugssystem

physbet · Gast

Hallo liebe Forengemeinde.

Derzeitig bearbeite ich ein Übungsblatt der Physik und bin mir nicht sicher, wie ich bei folgender Aufgabe vorgehen soll.

Ein Eisenbahnzug wird gleichmäßg mit einer mit einer Beschleunigung von 3m/s2 beschleunigt. Unter welchem Winkel zur Senkrechten bewegt sich ein im Wagen fallen gelassener Gegenstand dabei und bewegt er sich in oder entgegensetzt zur Fahrtrichtung?

Mein Gedankengang war folgender:
Stehe ich im Wagen und fängt dieser an positiv zu beschleunigen so bewegt sich mein Körper entgegengesetzt der Beschleunigungsrichtung.
Dies müsste nach dem ersten Gesetz Newtons durch die Trägheit erklärbar sein.

Ich befinde mich im Ruhezustand und auf mich wirkt keine Kraft (Bezugssystem Erde-Mensch). Der Zug hingegen wird beschleunigt (Bezugssystem Erde-Zug), d.h auf ihn wirkt eine Kraft.
Da auf mich jedoch keine Kraft wirkt, müsste ich im Zustand der Ruhe verharren.
Die Bewegung des Zuges führt jedoch zu einer Positionsänderung von mir (bezüglich der Erde).
Da ich aber im Zustand der Ruhe verharren müsste, bewegt mein Körper sich zu seinem Ausgangspunkt hin.

Das heißt für mich, ich werde mich entgegengesetzt der Beschleunigung bewegen.

Für einen Ball, der nun während der Beschleunigung des Zuges fallen gelassen wird, entsteht der selbe Fall.
D.h der Ball wird sich entgegengesetzt der Fahrtrichtung bewegen und ferner wird er zur Erde (d.h zum Boden des Zugwaggons) hin beschleunigt.

Leider weiß ich nicht wirklich wie ich hier den Winkel der Bewegung des Balles berechnen soll.

Ich habe mir in einer Skizze eine Senkrechte vom "Dach" des Zugwaggons zum "Boden" des Zugwaggons gezeichnet.
Die Beschleunigung findet positiv entlang der Ordinate statt, d.h der Ball bewegt sich negativ zur Ordinate.

Jedoch ist jede Position des Balles unterschiedlich und zu jeder Position würde sich demnach ein Winkel finden lassen.

Mache ich einen Denkfehler oder verkompliziere ich mir das ganze einfach nur?

Über Hilfe würde ich mich freuen.

Grüße.