Physik Grundkurs I Zur 3. Vorlesung am Dienstag, 24.04.2007 Inhalt

Physik Grundkurs I
Zur 3. Vorlesung am Dienstag, 24.04.2007
Inhalt in Stichpunkten:
Momentangeschwindigkeit; Geschwindigkeit als Ableitung der Bahnkurve nach der Zeit;
Beschleunigung; Beschleunigung als zweite Ableitung der Bahnkurve nach der Zeit; Beschleunigung
und Geschwindigkeit als Vektor-Größen; geradlinige Bewegung mit konstanter Beschleunigung; der
freie Fall; Vorlesungsexperiment: freier Fall von Feder und Gewichtsstück im Vakuum; GedankenExperiment mit zwei Steinen, die aneinander gebunden sind: die Fallbeschleunigung hängt nicht
von der Masse eines Körpers ab (Galileo vs. Aristoteles); Vorlesungsexperiment: Bestimmung der
Fallbeschleunigung, und warum dabei Abstände im Verhältnis 1:4:9 gewählt wurden.
Fragen zum Verständnis:
3-1.) Sie stehen am Rand einer Klippe und werfen einen Ball mit der
Anfangsgeschwindigkeit v0 senkrecht aufwärts. Einen zweiten Ball
werfen Sie mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit v0 senkrecht
abwärts. Sie vergleichen die Geschwindigkeiten, mit denen die Bälle
unten an der Klippe auf dem Boden auftreffen. Was stimmt: (a) Der
Ball, der nach oben geworfen wurde, trifft mit höherer Geschwindigkeit
auf.
(b) Der Ball, der nach unten geworfen wurde, trifft mit
höherer Geschwindigkeit auf. (c) Beide Bälle treffen mit dergleichen
Geschwindigkeit auf.
Vernachlässigen Sie dabei den Luftwiderstand. – Zusatzfrage: Was
ändert sich, wenn Sie den Luftwiderstand berücksichtigen?
3-2.) Ein Stein wird senkrecht nach oben geworfen. Wie groß ist die
Beschleunigung im Gipfelpunkt seiner Bahn? (a) null. (b) 9,81 m/s2
(c) mehr als null, aber weniger als 9,81 m/s2 .
3-3.) Von einer fallenden Orange wird ein Kinofilm gedreht, der zeigt, wie
die Orange nach unten beschleunigt. (Siehe nebenstehende Abbildung,
von oben nach unten.) Wenn man den Film rückwärts laufen lässt, was
sieht man dann? (a) dass die Orange aufwärts beschleunigt. (b)
dass die Orange weiterhin abwärts beschleunigt.
3-4.) Ein Elefant und eine Flaumfeder fallen beide von einem hohen Baum.
Wer erfährt den größeren Luftwiderstand, bevor er zu Boden fällt?
(a) der Elefant. (b) die Feder. (c) beide denselben.
3-5.) Die Abbildung zeigt den Verlauf der Beschleunigung a(t) eines Hundes,
der ein Eichhörnchen jagt, und zwar entlang einer x-Achse. In welchen
Zeitabschnitten bewegt sich der Hund mit konstanter Geschwindigkeit?
Frage 1 aus: Mazur, Fragen 2 und 3 aus Epstein: Denksport Physik, Frage 4 aus Halliday-Resnick-Walker
3-1.) (c); Zusatzfrage: der nach unten geworfene Ball müsste ein bisschen
schneller auftreffen. 3-2.) (b) 3-3.) (b) 3-4.) (a) weil größere Fläche. –
Die Auswirkung des Luftwiderstands auf den Fall des Elefanten ist allerdings
kleiner als bei der Feder. 3-5.) E