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Kugel im freien Fall
 
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sunnymaker



Anmeldungsdatum: 10.04.2012
Beiträge: 15

Beitrag sunnymaker Verfasst am: 22. Dez 2013 13:39    Titel: Kugel im freien Fall Antworten mit Zitat

Mahlzeit.

Aktuell stecke ich in der Klausurvorbereitung und heute bin ich in Kinematik auf folgende Aufgabe gestoßen:

Eine Kugel durchfällt zwei im Abstand 8 m
untereinander befindliche Messpunkte in der Zeit
0,6 s. Aus welcher Höhe über dem ersten Messpunkt
ist die Kugel gefallen ? Welche Momentangeschwindigkeiten
hat sie beim Passieren der beiden
Messpunkte?

Mein Lösungsansatz war folgender:

Die nehme die Formel der gleichmäßigen Beschleunigung

S=V0*t*0,5*a*t^2

und setze die Werte ein

8m=V0*t*0,5*9,81*0,6^2

V0 ist ja die Geschwindigkeit der Kugel beim Durchgang durch den ersten Messpunkt.Diese Geschwindigkeit resultiert ja ebenfalls durch die gleichmäßige Beschleunigung,also kann ich schreiben:

V0=a*t=9,81*t

Also setze ich dies in die vorige Formel:

8m=9,81*t*t*0,5*9,81*0,6^2

8m=9,81*t^2*0,5*9,81*0,6^2


Ist der Ansatz soweit richtig?

Sorry ,dass ich den Editor nicht genommen habe,aber ich denke,dass die Formel ersichtlich ist.

Danke schonmal!

Schönen Sonntag noch.
as_string
Moderator


Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5797
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 22. Dez 2013 15:02    Titel: Re: Kugel im freien Fall Antworten mit Zitat

sunnymaker hat Folgendes geschrieben:
S=V0*t*0,5*a*t^2

Da muss das eine * wohl eher ein + sein, oder? Nämlich das vor dem 0,5.
Sonst ist das ok, um v0 zu bekommen. Dabei ist jetzt der Zeitpunkt, bei dem die Kugel am ersten Messpunkt vorbei kommt, gerade t=0 und s=0. Wenn die Kugel am zweiten Messpunkt vorbei kommt, ist t=0,6s und s=8m.
Du hast in Deiner s(t)-Funktion ja gleich das s0 weg gelassen, so dass die erste Bedingung, nämlich dass s(0) = 0 ist schon automatisch erfüllt ist.
Wenn Du die Werte für die zweite Bedingung s(0,6s) = 8m einsetzt, erhälst Du eine Gleichung, bei der nur v0 unbekannt ist, was Du dann auch bestimmen kannst.

sunnymaker hat Folgendes geschrieben:
und setze die Werte ein

8m=V0*t*0,5*9,81*0,6^2

Warum ersetzt Du das eine t aber nicht das andere? Und natürlich ist wieder das eine Mal-Zeichen falsch und müsste ein Plus sein.

Danach ist bei Dir plötzlich das t ein anderes. Anscheinend nimmst Du dann t=0 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kugel losgelassen wurde. Man kann natürlich schon die Zeitachse verschieben (transformieren), aber iA macht man das möglichst nicht so häufig, weil man sonst nur durcheinander kommt, welcher Bezugspunkt jetzt für welche Zeitangabe der richtige ist...

Ich würde deshalb das hier vorschlagen: Lasse t=0 so, dass zu diesem Zeitpunkt der erste Messpunkt durchquert wird. Die Frage ist jetzt, zu welchem früheren Zeitpunkt (also t < 0) die Kugel die Geschwindigkeit v=0 hatte. Dazu brauchst Du nur noch eine Formel v(t), bei der v(0) = v0 ist und die Beschleunigung gerade g, also die zu Deiner schon verwendeten s(t) Funktion zugehörigen v(t)-Funktion (die Du übrigens auch ganz direkt über die Ableitung von s(t) nach der Zeit t erhalten kannst...)
Wenn Du die hast, kannst Du den Zeitpunkt, zu dem die Kugel losgelassen wurde, berechnen, indem Du v(t) = 0 setzt.

Alternativ könnte man hier sicherlich auch die Energie-Erhaltung anwenden. Hattet Ihr die schon?

Gruß
Marco
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