Aufgaben zur Überlagerung von Bewegungen / vektorieller Impulsänderung

(Klassische Mechanik > Bewegungen im Raum)

(Kursstufe > Mechanik)

Ein Steinwurf

Jemand wirft einen Stein waagrecht von einem 20m hohen Turm.

1. Wie kann man erklären, dass der Stein nach Verlassen der Hand nicht sofort senkrecht nach unten fällt?
2. Der Stein hat eine Masse von 500g und wird mit 12m/s weggeworfen. Wieviel Impuls hat er?
3. Welche Kraft wirkt auf den Stein?
4. Welchen Impuls bekommt der Stein in jeder Sekunde?
5. Wieviel Impuls hat der Stein nach 0,1s ; 0,2s, 0,3s ... nach t Sekunden? (Zeichne jeweils den Impulsvektor!)
6. Wie lauten die Ortsgesetze s_x(t) und s_y(t), sowie die Geschwindigkeitsgesetze v_x(t) und v_y(t)?
7. Wie lange dauert es, bis der Stein am Boden ankommt?
8. Wie weit wird der Stein geworfen?
9. Zeichne die Flugbahn des Steins im Maßstab 1:200 (1cm entspricht 2m).
10. Zeichne in die Flugbahn die Position des Balles nach 0s ; 1s ; 1,5s den Geschwindigkeitsvektor ein (1cm soll 2m/s entsprechen).

Ein Brunnen

Bei einem Brunnen spritzt das Wasser waagrecht heraus und fällt 80cm tief bis auf die Wasseroberfläche. Ein Wasserstrahl (a) kommt dabei 20cm weit ein anderer (b) 40cm.

1. Warum muss die Austrittsgeschwindigkeit des einen (a) nur halb so groß wie diejenige des anderen (b) sein?

Tipp: Welche Zeitdauer fällt ein Wassertropfen vom Austritt bis zur Wasseroberfläche?

Tipp: Wie große sind die Austrittsgeschwindigkeiten?

2. Unter welchem Winkel treffen die Wasserstrahlen auf die Wasseroberfläche?

Tipp: Mit welcher horizontalen und mit welcher vertikalen Geschwindigkeit treffen die Wassertropfen auf die Wasseroberfläche? Fertige eine Zeichnung der Geschwindigkeitsvektoren an!