Aus welcher Höhe müssen Fallschirmspringer zu

Fach: Physik/ L. Wenzl
| Datum:.
zu 2.1.4 / II. Wiederholung zum freien Fall
Aufgabe 11 (Mechanik, freier Fall)
Aus welcher Höhe müssen Fallschirmspringer zu Übungszwecken frei herabspringen, um mit
derselben Geschwindigkeit (7 ms-1 = m/s) anzukommen wie beim Absprung mit Fallschirm
aus großer Höhe?
Aufgabe 12 (Mechanik, freier Fall)
Von der Spitze eines Turmes läßt man einen Stein fallen. Nach 4 Sekunden sieht man ihn auf
dem Boden aufschlagen.
a) Wie hoch ist der Turm?
b) Mit welcher Geschwindigkeit trifft der Stein auf den Erdboden auf?
c) Nach welcher Zeit hat der Stein die Hälfte seines Fallweges zurückgelegt?
d) Welche Zeit braucht der Stein zum Durchfallen der letzten 20 m?
Aufgabe 13 (Mechanik, freier Fall)
Von einem Turm werden zwei völlig gleiche
Kugeln vom gleichen Ort aus fallen gelassen. Kugel 2 startet eine halbe Sekunde nach der 1.
Kugel. In welchem zeitlichen Abstand schlagen die beiden Kugeln auf? (Luftreibung wird
vernachlässigt)
a) Kugel 2 schlägt weniger als eine halbe Sekunde nach der ersten auf.
b) Kugel 2 schlägt genau eine halbe Sekunde nach der ersten auf.
c) Kugel 2 schlägt mehr als eine halbe Sekunde nach der ersten auf.
Aufgabe 14
In einer luftleeren Röhre beginnen eine Bleikugel und ein Papierschnipsel gleichzeitig mit
dem Fallvorgang.
a) Wie verhalten sich ihre Fallgeschwindigkeiten
b) Wie schnell sind die Körper am Ende der Röhre, wenn diese eine Länge l = 1,00 m hat und
die Bleikugel 30,0 g und das Papierschnipsel 0,300 g Masse hat?
Aufgabe 15
Welche Geschwindigkeit erzielt ein Ziegelstein, der versehentlich von eine Gerüst der Höhe
h = 5,00 m fällt. (in m/s und km/h). Welche Fallzeit ergibt sich?
Lösung: Aufgabe 11 (Mechanik, freier Fall)
Aus welcher Höhe müssen Fallschirmspringer zu Übungszwecken frei herabspringen, um mit
derselben Geschwindigkeit (7 ms-1 = m/s) anzukommen wie beim Absprung mit Fallschirm
aus großer Höhe?
Lösung: Aufgabe 11
ges.:
s
geg.:
Es muss die Höhe berechnet werden, aus der ein Körper fallen muss, damit er mit 7
m/s auf dem Boden aufkommt. Es gilt das Weg-Zeit-Gesetz der gleichmäßig
beschleunigten Bewegung:
Leider ist in dieser Gleichung die Geschwindigkeit nicht enthalten. Dafür aber die
Fallzeit. Das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz hilft weiter:
Das wird nach t umgestellt
Lösung:
und eingesetzt:
Antwort:
Die Fallschirmspringer müssen aus einer Höhe von 2,5 m springen, um mit 7 m/s auf
dem Boden aufzukommen.
Lösung: Aufgabe 12 (Mechanik, freier Fall)
Von der Spitze eines Turmes läßt man einen Stein fallen. Nach 4 Sekunden sieht man ihn auf
dem Boden aufschlagen.
a) Wie hoch ist der Turm?
b) Mit welcher Geschwindigkeit trifft der Stein auf den Erdboden auf?
c) Nach welcher Zeit hat der Stein die Hälfte seines Fallweges zurückgelegt?
d) Welche Zeit braucht der Stein zum Durchfallen der letzten 20 m?
geg.:
ges.:
a)
b)
c) Der halbe Fallweg: 39,3 m
Lösung:
d) Zeit für die ersten 58 m:
Diese Zeit wird von der Gesamtzeit abgezogen:
Der Turm ist 78,5 m hoch. Der Stein trifft mit einer Geschwindigkeit von 141,3
Antwort: km/h auf dem Erdboden auf. Der Stein hat nach 2,83 s die Hälfte der Fallstrecke
zurück gelegt. Für die letzten 20 m benötigt der Stein 0,56 s.
Lösung: Aufgabe 13 (Mechanik, freier Fall)
Von einem Turm werden zwei völlig gleiche Kugeln vom gleichen Ort aus fallen gelassen.
Kugel 2 startet eine halbe Sekunde nach der 1. Kugel. In welchem zeitlichen Abstand
schlagen die beiden Kugeln auf? (Luftreibung wird vernachlässigt)
a) Kugel 2 schlägt weniger als eine halbe Sekunde nach der ersten auf.
b) Kugel 2 schlägt genau eine halbe Sekunde nach der ersten auf.
c) Kugel 2 schlägt mehr als eine halbe Sekunde nach der ersten auf.
Antwort: Lösung b ist richtig. Kugel 2 schlägt genau eine halbe Sek. nach der ersten auf.
Lösung: Aufgabe 14
In einer luftleeren Röhre beginnen eine Bleikugel und ein Papierschnipsel gleichzeitig mit
dem Fallvorgang.
a) Wie verhalten sich ihre Fallgeschwindigkeiten
b) Wie schnell sind die Körper am Ende der Röhre, wenn diese eine Länge l = 1,00 m hat und
die Bleikugel 30,0 g und das Papierschnipsel 0,300 g Masse hat?
Antwort: Beide Körper fallen gleich schnell und haben somit zu jedem Zeitpunkt die gleichen
Momentangeschwindigkeiten vm
v= = √19,6 m2/s2
v = √2*g*h v = √2* 9,81 m/s2*1,00 m
Wie Sie sehen, spielt die Masse des Körpers keine Rolle
v = 4,43 m/s
Aufgabe 15
Welche Geschwindigkeit erzielt ein Ziegelstein, der versehentlich von eine Gerüst der Höhe
h = 5,00 m fällt. (in m/s und km/h). Welche Fallzeit ergibt sich?
v = √2*g*h
v = a*t
v = √2* 9,81 m/s2*5,00 m
v= = √19,6 m2/s2
v = 9,90 m/s = 35,7 km/h
t = v/a t = (9,90 m/s) / 9,81 m/s2 t = 1,01 s
Kontrolle : s = (a/2)* t2
(wenn Sie einsetzen, kommen Sie wieder auf die 5,00 m)