Mathematik online lernen im Mathe-Forum. Nachhilfe online

Startseite » Forum » schiefer wurf in physik?

schiefer wurf in physik?

Schüler Gesamtschule, 9. Klassenstufe

Tags: Äquivalenzumformung, Formeln, Gleichung aufstellen, gleichung lösen

Tamburin442 aktiv_icon

18:05 Uhr, 06.06.2015

Hallo,

ich sitze schon seit paar stunden vor dieser aufgabe aber ich drehe durch. Wir haben in physik zwar alle formeln bekommen aber ich kann das trotzdem nicht lösen.

Siehe anhang , aufgabe

11

.

Wir haben schon das Hook'sche Gesetz durchgenommen, Energieerhaltung, Schiefer Wurf und mit diesem wissen ( hat er gesagt) könnten wir diese aufgaben lösen.

Bei

a)

zum beispiel steht: "...Dabei spannt er die Zwei Gummibänder ( Feder mit

D = 200 \frac{N}{m})

der zwille mit der Länge

s_{z} = 20

cm ." Spannt der die feder nun um

20

cm mehr oder beziehen sich diese

20

cm nur auf die Bänder der zwille und nicht um den " Grad der dehnung" dieser gummibänder. Ich verstehe nicht, was mir das bringen soll wenn er uns zwar verratet wie lang diese gummibänder sind, aber nicht sagt um wie viel cm diese gedehnt werden, weil genau DAS entscheidend wäre für die Berechnung der Geschwindigkeit mithilfe des Energiesatzes : Potenzielle Energie wird in kinetische energie umgewandelt.

b)

Wir haben nur diese Formeln ( siehe anhang) ( vllt hab ich auch etwas nicht, weil ich mal gefehlt habe...glaub ich aber nicht) wir haben nur zwei formeln für die geschwindigkeit (siehe wieder anhang) , was ist denn der unterschied zwischen bahngeschwindigkeit und anfangsgeschwindigkeit ??

c)

Bahngleichung??? Meint er hier etwa die Streckenformel???

d)

wie soll ich

t

herausbekommen?

e)

Auch hier fehlt mir jeglicher ansatz

f

und

g)

mach ich später

. .

. sonst wird mir das zuviel

. .

. :-)

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."

pleindespoir aktiv_icon

22:11 Uhr, 06.06.2015

Du kannst getrost davon ausgehen, dass die Gummis ab dem Punkt der "Nullspannung", also wenn das Spannen erst beginnt, um 20cm gespannt werden.

Der Satz ist etwas unglücklich formuliert, wenn man ihn wörtlich nimmt, aber eine andere Interpretation wäre sinnverarmt.

Die Gummibänder sind übrigens auch alles andere als lineare Federn und und und ...

Für die Schulphysik geht man von extremen Vereinfachungen aus und siehe - es blickt trotzdem kaum jemand!

Tamburin442 aktiv_icon

23:43 Uhr, 06.06.2015

Danke fuer deine prompte anwort. Also was denkst du zu meinem ergebnis zu aufgabe

a) (

siehe anhang) ???

Weiss jemand wie ich die anderen teilaufgaben lösen soll???

pleindespoir aktiv_icon

06:29 Uhr, 07.06.2015

Prinzip als Bild:

http//tube.geogebra.org/material/show/id/1299845

Von deiner Lösung kann ich n

Tamburin442 aktiv_icon

09:09 Uhr, 07.06.2015

Meine lösung ist der 2. Anhang

!!!

pleindespoir aktiv_icon

11:14 Uhr, 07.06.2015

\frac{1}{2} \cdot 200 \cdot 0, 04 = \frac{1}{2} \cdot 0, 04 \cdot v^{2}

kammaküazn:

200 \cdot 0, 04 = 0, 04 \cdot v^{2}

200 = v^{2}

geht flotter, aber sonst völlig korrekt Dein Weg

v=14,142

pleindespoir aktiv_icon

11:16 Uhr, 07.06.2015

Jetzt mit sinus und cosinus vertikale und horizontale Komponente bestimmen

siehe Kräfteparallelogramm oder so Zeugs - siehe Physikbuch 1, Seite 7-11 etwa ...

pleindespoir aktiv_icon

11:23 Uhr, 07.06.2015

Der Begriff Bahngleichung/geschwindigkeit ist leicht verwirrend - nenne es wie Du willst:
Es gibt die effektive Geschwindigkeit ( Start bei 30° und 14,142 m/s)
und die hor. u.vert. Komponente.

Die weitere Berechnung erfordert die Aufteilung in diese Komponenten.

Dadurch ergibt sich ein Anteil gerader Flug horizontal in die unendlichen Weiten ...

... und ein lässiger Wurf nach oben, der vermutlich bereits bekannt ist.

Tamburin442 aktiv_icon

23:13 Uhr, 07.06.2015

Cool da bin ich aber froh dass ich wenigstens aufgabe

a)

richtig habe. Ich finde dass er diese Aufgabe etwas blöd gestellt hat.

jetzt zu

b)

Die Formel , im Anhang lautet ja :

v_{x} = v_{0} \cdot cos (α)

v_{y} = v_{0} \cdot sin (α) - g \cdot t

Wobei

: v_{0} =

Anfangsgeschwindigkeit

Die Aufgabe

b)

lautet : Bestimmen Sie die Komponenten

v_{x}

und

v_{y}

der Anfangsgeschwindigkeit und Bahngeschwindigkeit .

Ich habe deine letzte Antwort leider nicht ganz verstanden .

Steht

v_{x}

jetzt für die Anfangsgeschwindigkeit und

v_{y}

für die Bahngeschwindigkeit ???

Mal angenommen ich setze jetzt die in

a)

errechnete Anfangsgeschwindigkeit in

v_{x}

ein dann steht da:

v_{x} = 14,14 \frac{m}{s} \cdot cos (30) = 12,25 \frac{m}{s} - - \to

was bedeutet das jetzt???

Oder wenn ich das gleiche mit

v_{y}

mache dann steht da:

v_{y} = 14,14 \frac{m}{s} \cdot cos (30) - g \cdot t - - \to

was ist jetzt "

t

" ? Und ist das ergebnis jetzt die bahngeschwindigkeit ???

pleindespoir aktiv_icon

23:43 Uhr, 07.06.2015

Wenn du deine Formel nimmst, ist

v_{0}

die Abschussgeschwindigkeit zum Zeitpunkt

t = 0

(beide Komponenten gemeinsam) und

v_{x}

die horizontale und

v_{y}

die vertikale Komponente.

Das passt schon so.

Die "Bahngeschwindigkeit" zu einem beliebigen Zeitpunkt ist die Vektorsumme aus den beiden Anteilen:

v_{B} (t) = \sqrt{v_{x}^{2} (t) + v_{y}^{2} (t)}

Falls man noch den Winkel wissen möchte:

ϕ (t) = \arctan \frac{v_{y}}{v_{x}}

wobei das kleine

t

in der Klammer für die Abhängigkeit der Werte von einem bestimmten Zeitpunkt steht

pleindespoir aktiv_icon

23:48 Uhr, 07.06.2015

→ was bedeutet das jetzt???

das bedeutet, dass die Kugel mit konstanter Horizontalgeschwindigkeit

v_{x} = 12, 25 \frac{m}{s}

fliegt bis ans Ende des Universums ...

pleindespoir aktiv_icon

23:50 Uhr, 07.06.2015

Oder wenn ich das gleiche mit

v_{y}

mache

... dann wirds richtig falsch!

Weil das ist die Vertikalkomponente und die wird wie berechnet ?

Tamburin442 aktiv_icon

17:02 Uhr, 08.06.2015

Danke für deine antwort.
Aber ich habe jetzt nicht verstanden warum du am anfang sagst " passt schon so " und am ende wieder fragst wie die vertikalkomponente berechnet wird.

Also ist

12,25

die horizontale komponente. ???

Und dass mit der bahngeschwindigkeit und dem pytagoras den du angewendet hast. Aber ich hab doch keine vektoren vorhanden, wie soll ich das dann anwenden ??

pleindespoir aktiv_icon

22:31 Uhr, 08.06.2015

Du hast für die v-Komponente den cos genommen - da brauchts aber den Sinus.

Und die Vektoren sind auch da, wenn sie keiner einzeichnet. Es gibt einen Betrag (Geschwindigkeit) und einen Winkel ... fehlt noch was ?

Tamburin442 aktiv_icon

23:52 Uhr, 09.06.2015

ok danke für deine tipps:

Ich bin bis jetzt so weit gekommen:

a) \frac{1}{2} \cdot D \cdot s^{2} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2}

wobei

: D = 200 \frac{N}{m}

und

s = 0,2 m

und

m = 0,04

\to v = \sqrt{200} \frac{m}{s} = 14,14 \frac{m}{s}

b) v = v_{0}

\to v_{x} = v_{0} \cdot cos (α)

und

v_{y} = v_{0} \cdot sin (α)

wobei

: α =

30°

\to v_{x} = 14,14 \cdot cos (30) = 12,25 \frac{m}{s}

und

v_{y} = 14,14 \cdot sin (30) = 7,07 \frac{m}{s}

c) s_{x} = v_{x} \cdot t = v_{0} \cdot cos (α) \cdot t

und

s_{y} = v_{y} \cdot t - \frac{1}{2} \cdot g \cdot t^{2} + h = v_{0} \cdot sin (α) \cdot t - \frac{1}{2} \cdot g \cdot t^{2} + h

s_{x}

nach

t

auflösen :

\to t = \frac{s_{x}}{v_{0} \cdot cos (α)}

t

s_{y}

einsetzen :

\to s_{y} = v_{0} \cdot sin (α) \cdot (\frac{s_{x}}{v_{0} \cdot cos (α)}) - \frac{1}{2} \cdot g \cdot {(\frac{s_{x}}{v_{0} \cdot cos (α)})}^{2} + h

\to s_{y} = \frac{v_{0} \cdot sin (α) \cdot s_{x}}{v_{0} \cdot cos (α)} - \frac{1}{2} \cdot (\frac{g}{v_{0}^{2} \cdot {cos}^{2} (α)}) \cdot s_{x}^{2} + h

\to s_{y} = tan (α) \cdot s_{x} - \frac{1}{2} \cdot \frac{g}{v_{0}^{2} \cdot {cos}^{2} (α)} \cdot s_{x}^{2} + h

Leider muss ich jetzt wissen ob aufgabe

c

überhaupt richtig ist um die weiteren aufgaben lösen zu können. Ich habe mal im web gekuckt was es so gibt für die bahngleichung und da habe ich neben meiner variante noch eine andere mit einem einzigen unterschied gefunden. aber ich checke das nicht.
Und zwar ist der Unterschied , dass die

\frac{1}{2}

als faktor im 2. Suammanden einfach wegfällt. Was ich aber nicht nachvollziehen kann. Kann auch ein Druckfehler sein? Aber er hat damit weitergerechnet.
Hier der Link, ist ne PDF .

www.verstehenblog.de/?p=63

pleindespoir aktiv_icon

06:28 Uhr, 10.06.2015

Am besten man informiert sich bei ungeprüften Quellen, wie z. B. wikipedia, wenn man unsicher ist:

Die explizite Bahngleichung im Ortsraum (indem man (1) nach t auflöst und t in (2) einsetzt) lautet:

y (x) = x \tan β - \frac{g}{2 {v_{0}}^{2} \cos^{2} β} x^{2}

(Bedeutung der weiteren Variablen: t ist die Zeit, g ist die Schwerebeschleunigung)

---

Der Kollege hat wohl versehentlich die unauffällige 2 vergessen mit unter de Bruchstrich zu nehmen.

pleindespoir aktiv_icon

06:35 Uhr, 10.06.2015

hier eine gut verständliche Quelle:

http//www.leifiphysik.de/themenbereiche/waagerechter-und-schrager-wurf

Tamburin442 aktiv_icon

15:48 Uhr, 10.06.2015

Super, dann lag ich ja doch richtig. Auf verstehenblog.de hat der gute Mann wohl einfach die 2 vergessen .

Noch eine frage zu den geschwindigkeitskomponenten:

1. In der Aufgabe steht : " Bestimmen Sie die Komponenten

v_{x}

und

v_{y}

der Anfangsgeschwindigkeit und Bahngeschwindigkeit"

Es müsste doch heißen : " Bestimmen Sie die Komponenten

v_{x}

und

v_{y}

der Bahngeschwindigkeit"

\to

wieso hat er noch gesagt, dass man

v_{x}

und

v_{y}

der anfangsgeschwindigkeit angeben muss ???? komische fragestellung...

2. Frage : Meine Lösung dazu:

Auf dem link von pleindespoir : www.leifiphysik.de/themenbereiche/waagerechter-und-schrager-wurf

steht dass die geschwindigkeitskomponenten

v_{x}

und

v_{y}

so zu berechnen sind:

v_{x} = v_{0} \cdot cos (α)

und

v_{y} = v_{0} \cdot sin (α) - g \cdot t

Und auf der Seite : verstehenblog.de ( den link mit der PDF von gestern den ich gepostet habe) steht zu den geschwindigkeitskomponenten folgendes :

v_{x} = v_{0} \cdot cos (α)

und

v_{y} = v_{0} \cdot sin (α) \to

was ich auch als lösung angegeben habe. Aber welche stimmt jetzt???

Lösungsvariante

1 : v_{x} = 14,14 \frac{m}{s} \cdot cos (30)

und

v_{y} = 14,14 \frac{m}{s} \cdot sin (30) - g \cdot t

- - - \to v_{x} = 12,25 \frac{m}{s}

und

v_{y} = 7,07 \frac{m}{s} - g \cdot t

oder Lösungsvariante

2 :

v_{x} = 14,14 \frac{m}{s} \cdot cos (30)

und

v_{y} = 14,14 \frac{m}{s} \cdot sin (30)

\to v_{x} = 12,25 \frac{m}{s}

und

v_{y} = 7,07 \frac{m}{s}

Das ist entscheident für aufgabe

e)

" Wie lange braucht die Murmel, bis sie den höchsten Punkt erreicht?"

Denn da muss ich die Geschwindigkeit der Murmel in Y-Richtung null setzen ( da die geschwindigkeit der Murmel am höchsten Punkt null ist) und dann nach

t

auflösen, wenn ich die Formel von dem Link von Pleindespoir nehme. Wenn ich die Formeln von verstehenblog.de nehme, wüsste ich nicht wie ich das mache .

pleindespoir aktiv_icon

20:33 Uhr, 10.06.2015

Wenn ich die Formeln von verstehenblog.de nehme, wüsste ich nicht wie ich das mache .

Na, dann weisst Du doch, wie Du es machen musst!

Wenn das -gt nicht erscheint, bedeutet das, dass der Zeitpunkt NULL betrachtet wird.

Da ist das Produkt -gt eben auch Null. Meistens geht man von Null aus, wenn der Flug gestartet wird. "Kauntdaun"

Die leicht verwirrende Bezeichnungstechnik aus dem Aufgabentext habe ich auch bemerkt und eben gemeint, Du kannst es auch Kartoffeln, Würstchen und Ketchup nennen - Hauptsache DU weisst, was gemeint ist.

Tamburin442 aktiv_icon

17:34 Uhr, 11.06.2015

Super dann hab ich ja fast alles verstanden.

Jetzt zur letzten Teilaufgabe

, g) :

" Was passiert , wenn die Kugel unter Berücksichtigung des luftwiderstandes geschossen wird? Schreiben Sie die neue Formel für die Bahngeschwindigkeitskomponenten

v_{x}

und

v_{y}

auf ."

Ich bin so weit gekommen :

Alte Formeln für die Bahngeschwindigkeitskomponenten :

v_{x} = v_{0} \cdot cos (α)

v_{y} = v_{0} \cdot sin (α) - g \cdot t

Formel für den Luftwiderstand:

F_{L} = \frac{1}{2} \cdot A \cdot c_{w} \cdot p \cdot v^{2}

Neue Formeln für die Bahngeschwindigkeitskomponenten

v_{x}

und

v_{y} =

?????

pleindespoir aktiv_icon

19:40 Uhr, 11.06.2015

Hattet ihr schon Differentialgleichungen?

Wenn nicht, dann ist das nicht lösbar.

Mal ganz abgesehen davon, dass der Luftwiderstand nicht komponentenweise ermittelt werden kann und deshalb die Fragestellung selbst wenn man sie bearbeiten könnte, zu einem falschen Ergebnis führt.

Die korrekte Berechnung der Bahn mit Luftwiderstand ist algebraisch nicht möglich und wird praktisch mit Rechnerunterstützung simuliert.

Das einzige, was Du machen könntest, ist zu einer bestimmten Geschwindigkeit die Verzögerung auf die Kugel auszurechnen.

Tamburin442 aktiv_icon

21:08 Uhr, 11.06.2015

Hallo,
Danke erstmal für alle mühe pleindespoir :-)

also, da steht ja nur " Schreiben Sie die neue Formel für die Bahngeschwindigkeitskomponenten

v_{x}

und

v_{y}

auf."

Ich soll ja nur die Formel aufschreiben und nicht tatsächlich den widerstand berechnen.

Ich dachte mir dass ich die Formel für den widerstand einfach nach

v

auflöse , und dann das ergebnis für

v_{0}

einfach einsetze:

F_{L} = \frac{1}{2} \cdot A \cdot c_{w} \cdot p \cdot v^{2}

v = \sqrt{\frac{2 \cdot F_{L}}{A \cdot c_{w} \cdot p}}

Ich habe ja am anfang die Anfagsgeschwindigkeit mithilfe des Energieerhaltungssatzes berechnet:

\frac{1}{2} \cdot D \cdot s^{2} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2}

am ende hatte ich

v = 14,14 \frac{m}{s}

und dann habe ich ja gesagt

v = v_{0}

um dies in

v_{x}

und

v_{y}

einzusetzen.

also kann ich ja jetzt sagen :

v_{0} = v

\to v_{x} = \sqrt{\frac{2 \cdot F_{L}}{A \cdot c_{w} \cdot p}} \cdot cos (α)

und

v_{y} = \sqrt{\frac{2 \cdot F_{L}}{A \cdot c_{w} \cdot p}} \cdot sin (α) - g \cdot t

Dies ist für mich die einzig logische antwort denke ich. Was glaubst du???

pleindespoir aktiv_icon

21:36 Uhr, 11.06.2015

Ich weiss nicht was da wirklich erwartet wird - die "Formel" wäre bereits die Lösung des Differentialgleichungsansatzes (da "rechnet" man kein "Werte" als Ergebnis aus, sondern eine Funktion stellt das Ergebnis dar).

Vermutlich wird da gar keine "richtige" Antwort erwartet, sondern man soll sich wohl Gedanken machen, welche Probleme die Einbeziehung des Luftwiderstandes in die Berechnung macht.

Tamburin442 aktiv_icon

21:44 Uhr, 11.06.2015

Meinst du also meine gedanken die ich mir dazu gemacht hab (letzter post von mir) und dasergebnis sind korrekt ????

pleindespoir aktiv_icon

22:00 Uhr, 11.06.2015

Das Ergebnis ist ganz sicher nicht korrekt - bestenfalls für die erste Femtosekunde nach dem Abschuss.

Die Geschwindigkeit ist eine Variable des Luftwiderstandes, der wiederum die Geschwindigkeit beeinflusst, was den Luftwiderstand verändert, was sich auf die Geschwindigkeit auswirkt, wobei sich der Luftwiderstand verändert ...

D i e s e n

Zusammenhang mathematisch zu formulieren, wird ganz sicher niemals von euch erwartet.

Tamburin442 aktiv_icon

20:16 Uhr, 13.06.2015

Danke sehr für alles :-)

1240822

1239219

	Status: nicht eingeloggt	Noch nicht registriert?