Aufgaben für den pädagogischen Tag – Grundkurs Physik 11 1. Drucke das Material aus. Die Reihenfolge unterscheidet sich etwas gegenüber den begonnenen Unterrichtsmitschriften, weil es so verständlicher ist. 2. Arbeite das Material durch, vollziehe die Umformungsschritte nach. Die Kommentare am Rand helfen dir dabei es besser zu verstehen und enthalten Aufgaben, die du bearbeiten sollst. Die Aufgabenlösungen findest du zur Kontrolle am Ende der Datei. 3. Bearbeite die folgende Aufgabe: Abbildung nicht maßstäblich In der Winterzeit wirft ein Schüler einen Schneeball aus dem Fenster des Physikzimmers etwa waagerecht aus ca. 10m Höhe ab und versucht einen Schüler zu treffen, der sich auf dem Schulhof befindet. a) Berechne die notwendige Abwurfgeschwindigkeit, damit der 10m Schneeball am Fuß des Schülers aufkommt. (zur Kontrolle und zum Weiterrechnen ๐ฃ0 ≈ m 10,6 ) s b) Berechne die Wurfdauer. Genügt die Zeit, damit der Schüler auf dem Hof ausweichen kann? c) Berechne die Geschwindigkeit des Schneeballs beim Aufprall am Boden. 15m Diese Aufgaben schaffst du (hoffentlich) in weniger als 90 Minuten. Seid am Freitag einfach so wie immer: gut vorbereitet, pünktlich und aktiv! ๏ Die Zwei schauen vor allem auf mich und euch höchstens etwas über die Schultern. Ich freue mich auf die Prüfungsstunde mit euch! Euer Hr. Pfitzenreiter Der waagerechte Wurf y ๐ฃ0 ⊥ ๐ฃ๐ฆ ⇒ unabhängige Überlagerung der Bewegungen x ๐ฃ0 ๐ฃ0 ๐ฃ๐ฆ in ๐ ๐ฅ -Richtung gleichf. Bewegung ๐ฃ๐ฅ (๐ก) = ๐ฃ๐ = konstant in ๐ ๐ฆ -Richtung gleichm. beschleunigte Bewegung ๐ฃ๐ฆ (๐ก) = −๐ ⋅ ๐ก ๐ ๐ฅ (๐ก) = ๐ฃ0 ⋅ ๐ก ๐ ๐ฆ (๐ก) = − 2 ๐ก 2 ๐ Bahnkurve …ist die Menge der Orte, an denen sich der Körper im Laufe seiner Bewegung befindet. Zur Beschreibung der Bahnkurve wird ein Zusammenhang zwischen ๐ ๐ฅ und ๐ ๐ฆ gesucht, der die Zeit nicht enthält. ๐ ๐ฅ = ๐ฃ0 ⋅ ๐ก → ๐ก = ๐ ๐ฅ ๐ฃ0 ๐ ๐ ๐ฆ = − 2 ๐ก 2 ๐ 2 ๐ ๐ ๐ฆ = − 2 ⋅ (๐ฃ๐ฅ ) 0 ๐ ๐ฆ = − ๐ ๐ 2 2๐ฃ0 2 ๐ฅ Da ๐ ๐ฆ ~ ๐ ๐ฅ 2 ergibt sich im ๐ ๐ฅ -๐ ๐ฆ -Diagramm eine Parabel, die auch Wurfparabel genannt wird. Gesamtgeschwindigkeit Wiederholung: Vektoraddition von Geschwindigkeiten, die senkrecht aufeinander stehen → die resultierende Endgeschwindigkeit ergibt sich als Diagonale des Rechtecks → die Bewegungsrichtung kann durch Konstruktion ermittelt werden → die Größe der Geschwindigkeit ergibt sich als Länge des Pfeils Damit ergibt sich zur Berechnung der Gesamtgeschwindigkeit: Wurfdauer ๐๐ und Wurfweite ๐๐ aus der Höhe โ Für diese unabhängige Bewegungsüberlagerung erhält man die Wurfdauer ๐ก๐ค wie beim freien Fall: ๐ ๐ ๐ฆ = − 2 ๐ก 2 umgestellt nach t ๐ก = √− 2๐ ๐ฆ ๐ bei Wurfdauer ๐ก๐ค ist ๐ ๐ฆ = −โ 2โ ๐ก๐ค = √ ๐ Die Wurfdauer ist nicht abhängig von der Anfangsgeschwindigkeit ๐ฃ0 und nicht abhängig von der Masse des Körpers. Da unabhängige Überlagerung erhält man die Wurfweite ๐ ๐ค als Weg, den der Körper in ๐ ๐ฅ -Richtung nach der Wurfdauer ๐ก๐ค zurückgelegt hat: ๐ ๐ค = ๐ ๐ฅ (๐ก๐ค ) = ๐ฃ0 ⋅ ๐ก๐ค 2โ ๐ ๐ค = ๐ฃ0 ⋅ √ ๐ m s Beispiel: ๐ฃ0 = 15 , ๐ = 10 m s2 ๐ก in s 0 1 2 3 4 ๐ ๐ฅ in m ๐ ๐ฆ in m m s m ๐ฃ๐ฆ in s ๐ฃ๐ฅ in ๐ฃ๐๐๐ in m s ๐ ๐ฆ ๐ ๐ฅ 5 m m Lösungen für das Beispiel: ๐ฃ0 = 15 s , ๐ = 10 s2 ๐ก in s 0 1 2 3 4 5 ๐ ๐ฅ in m 0 15 30 45 60 75 ๐ ๐ฆ in m 0 −5 −20 −45 −80 −125 15 15 15 15 15 15 0 −10 −20 −30 −40 −50 15 18,0 25 33,5 42,7 52,2 m ๐ฃ๐ฅ in s m ๐ฃ๐ฆ in s ๐ฃ๐๐๐ in m s (Nichtgerundete ganze Zahlen werden ohne Nachkommastellen angegeben, obwohl es einer sinnvollen Genauigkeit entsprechen würde.) ๐ ๐ฆ ๐ ๐ฅ