Wie berechnet man diese Aufgabe und wie muss ich die 1m/s beachten?
Die c) habe ich berechnet indem ich die Kinetische Energie und Lageenergie gleichgesetzt habe. Dabei kam 2,97m/s raus und ich habe noch die 1m/s dazu addiert also kam bei mir 3,97m/s raus. Und bei der d) weiß ich garnicht wie ich vorgehen soll. Wäre echt korrekt wenn jemand weiß wie man da vorgehet und mir sagen kann ob ich die c) richtig habe.
1 Antwort
Ganz seriös finde ich diese Aufgabe nicht. Sie gibt unvollständige Information und verleitet zum Herbeitricksen von Lösungen, die so tun, als wären sie Antworten auf die gestellten Fragen.
Woher wissen wir denn, ob die Kugel "am Punkt B" ankommt, wie behauptet, wenn nicht bekannt ist, wo das überhaupt sein soll? Laut Zeichnung soll Punkt B ganz unten in einer Kuhle liegen, von der wir aber nur die Tiefe wissen. Wo "Punkt B" ist, wissen wir nicht.
Wir können nun zwar ganz schlau tun, mit dem waagerechten Wurf berechnen, wann die Kugel in dieser Tiefe ankommt, und aus diesem Zeitpunkt wiederum errechnen, was dann ihre x-Koordinate ist, und dann Frage c auf den so gefundenen Punkt anwenden. Was wir berechnen, ist dann aber gar nicht, was "am Punkt B" los ist, sondern wo ein Punkt überhaupt sein müsste, damit die Behauptung zutrifft, dass die Kugel dort hinkommt.
Das Gleiche gilt für Frage d. Mit dem waagerechten Wurf können wir für jede beliebige Geschwindigkeit v0 berechnen, wann die Bahn der Kugel bei y = -0,2 m ist. Wo "Punkt C" ist, ist nicht angegeben. Wir können wieder tricksen und die Frage umkehren: Auf welches v0 muss die Kugel beim Start beschleunigt werden, damit sie, wo auch immer, 6 m/s hat, wenn sie auf - 0,2 m Tiefe gesunken ist. Und wo immer das dann sein wird, den Ort können wir dann "Punkt C" nennen.
Dabei kam 2,97m/s raus und ich habe noch die 1m/s dazu addiert also kam bei mir 3,97m/s raus.
So geht die Addition nicht, denn die Geschwindigkeit ist ein Vektor. Die 2,97 m/s sind die senkrechte Komponente, und der 1 m/s ist die waagerechte Komponente. Den Betrag der Vektorsumme bekommst Du mit dem Pythagoras.
Hier kannst Du mal schauen:
https://www.leifiphysik.de/mechanik/waagerechter-und-schraeger-wurf/grundwissen/waagerechter-wurf
Dass die Kugel einfach den Kanten der Kuhle folgt, einfach mit vollem Tempo um die Ecke, wäre natürlich keine Physik, wie wir sie kennen, sondern so was wie UFO-Wissenschaft. Es ist gewiss nicht das, was die Verfasser im Sinn hatten, aber sie werden nicht gemerkt haben, dass die komische Fragestellung dazu verleiten kann, es sich so vorzustellen. Denn wenn die Kugel wie versprochen am Punkt B vorbeikommen soll, muss sie ja, so denkt man, irgendeinen Weg nehmen, der sie mit Sicherheit dort entlang führt.
Es ist schon ganz richtig, dass Du mit den Formeln der kinetischen- und Lage-Energie arbeitest, also eine Energiebilanz machst. Das so zu machen ist auch das Lernziel und sicherlich die eigentliche Absicht der Verfasser.
Meine Empfehlung: Rechne weiter mit der Energiebilanz. Du brauchst aber nicht die Höhenenergie für sich allein in Geschwindigkeit umzurechnen. Gehe davon aus, dass die Summe der Energien erhalten bleibt, und überlege für jeden der Punkte, welche kinetische Energie die Kugel dort jeweils hat, wenn die Lageenergie aufgrund der Höhe gegeben ist. Bei Aufgabe d berechne so die kin. Energie am Startpunkt, denn die am Punkt C ist ja gegeben und damit auch die Energiesumme. Aus dieser kinetischen Energie der Kugel am jeweiligen Punkt berechnest Du dann ihre dortige Geschwindigkeit.
Das Stimmt die Aufgabe ist komisch gestellt, aber ich vermute dass da nicht von ausgegangen wird dass die Kugel so senkrecht abgedrückt wird sondern einfach die Kanten der Kuhle folgt. Ich bin an mehrere Ergebnisse gekommen mit den Formeln der Kinetischen- und Lage-Energie.