Simulation des lotrechten Wurfes mit Reibung
Wirft man einen Ball oder einen Stein lotrecht nach oben, so modellieren wir den Flug des Steins üblicherweise mit dem Modell der gleichmäßig beschleunigten Bewegung. Die Beschleunigung des Balles beträgt dann in unseren Breiten konstant .
Tatsächlich gibt es Luftreibung. Die Luftreibung hängt von der Form des geworfenen Objektes ab. Das einfachste Modell für die Luftreibung ist, dass die Reibung proportional zur Geschwindigkeit ist.
Der Reibungskoeffizient wird ingemessen.
a) Variieren Sie die Abwurfgeschwindigkeit und den Reibungskoeffizienten und analysieren Sie qualitativ die Graphen des Zeit-Position-Diagramms und des Zeit-Geschwindigkeit-Diagramms.
b) Sicherlich haben Sie beobachtet, dass bei genügend großer Reibung die Geschwindigkeit irgendwann konstant wird. Sie wissen vom Trägheitsgesetz, dass sich ein Körper geradlinig gleichförmig bewegt, wenn die Summe aller Kräfte 0 ist. In diesem Fall müssen sich Gravitationskraft und Reibungskraft gegenseitig aufheben.
- Bestimmen Sie aus einen Ausdruck für die Grenzgeschwindigkeit.
- Überprüfen Sie an einem Beispiel in der Simulation die Richtigkeit Ihres Ausdruckes.
- Fallschirmspringer erreichen, bevor sie den Fallschirm öffnen, eine maximale Fallgeschwindigkeit von ca. 200\frac{km}{h}. Berechnen Sie den Reibungskoeffizienten für einen Fallschirmspringer.