Wie verändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers beim freien Fall mit Luftwiderstand?

Question

Wie verändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers beim freien Fall mit Luftwiderstand?

Antwort

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Wie berechnet man aus einem Bremsweg von 25 Metern die Geschwindigkeit in km/h?

Fördert fehlende Reibung die Beibehaltung der Geschwindigkeit?

Einfacher Rechnung von 108 km/h für 0,8 Sekunden.

Wie zeichne ich ein Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm?

Was ist Momentangeschwindigkeit?

Ein Würfel mit 200 cm³ und 2,7 g/cm³, wie schnell ist er?

Wie berechnet man die maximale Geschwindigkeit aus der Leistung in einer bestimmten Zeit?

Wie berechnet man gleichförmige Bewegung?

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Beim freien Fall mit Luftwiderstand verändert sich die Geschwindigkeit des Körpers nicht linear, sondern asymptotisch. Zu Beginn des Falls beschleunigt der Körper aufgrund der Schwerkraft, und seine Geschwindigkeit nimmt zu. Mit zunehmender Geschwindigkeit steigt jedoch auch der Luftwiderstand, der der Bewegung entgegenwirkt. Der Luftwiderstand ist in der Regel proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit (für hohe Geschwindigkeiten) oder zur Geschwindigkeit (für niedrige Geschwindigkeiten). Die resultierende Kraft auf den Körper ist die Differenz zwischen der Gravitationskraft und der Luftwiderstandskraft. Im Verlauf des Falls erreicht der Körper eine sogenannte Endgeschwindigkeit (Terminalgeschwindigkeit), bei der die Luftwiderstandskraft gleich der Gravitationskraft ist. Ab diesem Punkt bleibt die Geschwindigkeit konstant, da die Beschleunigung null wird. Zusammengefasst: 1. Anfangsphase: Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft, Geschwindigkeit nimmt zu. 2. Zwischenphase: Zunehmender Luftwiderstand reduziert die Beschleunigung. 3. Endphase: Erreichen der Endgeschwindigkeit, bei der die Geschwindigkeit konstant bleibt.

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Um aus dem Bremsweg die Geschwindigkeit zu berechnen, nutzt man die Faustformel für den Bremsweg bei einer Vollbremsung auf trockener Fahrbahn: **Bremsweg (in Meter) = (Geschwindigkeit in km/h :... [mehr]

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Um aus dem Bremsweg die Geschwindigkeit zu berechnen, nutzt man die Faustformel für den Bremsweg bei einer Vollbremsung auf trockener Fahrbahn: **Bremsweg (in Meter) = (Geschwindigkeit in km/h : 10) × (Geschwindigkeit in km/h : 10)** Das heißt: \[ s = \left(\frac{v}{10}\right)^2 \] Gegeben: - Bremsweg \( s = 25 \) Meter Gesucht: - Geschwindigkeit \( v \) in km/h **Umstellen der Formel nach v:** 1. \( s = \left(\frac{v}{10}\right)^2 \) 2. \( \sqrt{s} = \frac{v}{10} \) 3. \( v = 10 \times \sqrt{s} \) **Einsetzen:** \( v = 10 \times \sqrt{25} = 10 \times 5 = 50 \) km/h **Antwort:** Bei einem Bremsweg von 25 Metern beträgt die Geschwindigkeit etwa **50 km/h** (unter Annahme einer Vollbremsung auf trockener Fahrbahn und ohne Reaktionsweg).

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Du hast recht: Das Fehlen von Reibung würde tatsächlich dazu führen, dass ein Objekt seine Geschwindigkeit beibehält. Reibung ist eine Kraft, die der Bewegung entgegenwirkt und daf... [mehr]

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Du hast recht: Das Fehlen von Reibung würde tatsächlich dazu führen, dass ein Objekt seine Geschwindigkeit beibehält. Reibung ist eine Kraft, die der Bewegung entgegenwirkt und dafür sorgt, dass sich bewegende Objekte langsamer werden und schließlich zum Stillstand kommen. Ohne Reibung gibt es keine Kraft, die die Geschwindigkeit eines Objekts verringert – es würde sich also gemäß dem Trägheitsgesetz (1. Newtonsches Gesetz) mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegen, solange keine andere Kraft einwirkt. Deine Aussage ist also korrekt: Das Fehlen von Reibung fördert die Beibehaltung der Geschwindigkeit.

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Um die Strecke zu berechnen, die bei einer Geschwindigkeit von 108 km/h in 0,8 Sekunden zurückgelegt wird, kannst du die Formel für die Strecke verwenden: \[ \text{Strecke} = \text{Geschwin... [mehr]

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Um die Strecke zu berechnen, die bei einer Geschwindigkeit von 108 km/h in 0,8 Sekunden zurückgelegt wird, kannst du die Formel für die Strecke verwenden: \[ \text{Strecke} = \text{Geschwindigkeit} \times \text{Zeit} \] Zuerst musst du die Geschwindigkeit von km/h in m/s umrechnen: \[ 108 \, \text{km/h} = \frac{108 \times 1000 \, \text{m}}{3600 \, \text{s}} = 30 \, \text{m/s} \] Jetzt kannst du die Strecke berechnen: \[ \text{Strecke} = 30 \, \text{m/s} \times 0,8 \, \text{s} = 24 \, \text{m} \] Die zurückgelegte Strecke beträgt also 24 Meter.

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Um ein Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm einfach zu zeichnen, folge diesen Schritten: 1. **Achsen zeichnen**: Zeichne ein Koordinatensystem. Die horizontale Achse (x-Achse) steht für die Zeit, die v... [mehr]

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Um ein Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm einfach zu zeichnen, folge diesen Schritten: 1. **Achsen zeichnen**: Zeichne ein Koordinatensystem. Die horizontale Achse (x-Achse) steht für die Zeit, die vertikale Achse (y-Achse) für die Geschwindigkeit. 2. **Einheiten festlegen**: Bestimme die Einheiten für Zeit (z.B. Sekunden) und Geschwindigkeit (z.B. Meter pro Sekunde). Beschrifte die Achsen entsprechend. 3. **Datenpunkte eintragen**: Trage die gemessenen Werte für Zeit und Geschwindigkeit als Punkte in das Diagramm ein. Zum Beispiel, wenn du bei 2 Sekunden eine Geschwindigkeit von 10 m/s hast, setze einen Punkt bei (2, 10). 4. **Punkte verbinden**: Verbinde die Punkte mit Linien, um den Verlauf der Geschwindigkeit über die Zeit darzustellen. Wenn die Geschwindigkeit konstant ist, wird die Linie horizontal sein. Bei einer Beschleunigung wird die Linie steigend sein. 5. **Diagramm analysieren**: Schau dir das Diagramm an, um zu sehen, wie sich die Geschwindigkeit im Laufe der Zeit verändert hat. Das ist eine einfache Methode, um ein Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm zu erstellen!

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Die Momentangeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie wird mathematisch als der Grenzwert der durchschnittlichen Geschwindigkeit beschrieben, wenn der Ze... [mehr]

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Die Momentangeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie wird mathematisch als der Grenzwert der durchschnittlichen Geschwindigkeit beschrieben, wenn der Zeitintervall gegen null geht. In der Physik wird die Momentangeschwindigkeit oft als Ableitung der Position nach der Zeit dargestellt, also v(t) = ds/dt, wobei v die Geschwindigkeit, s die Position und t die Zeit ist. Diese Größe ist wichtig, um das Verhalten von bewegten Objekten in einem bestimmten Moment zu analysieren.

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Um die Geschwindigkeit eines Würfels zu bestimmen, benötigst du mehr Informationen, da die Geschwindigkeit nicht allein aus dem Volumen und der Dichte abgeleitet werden kann. Die Dichte (2,7... [mehr]

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Um die Geschwindigkeit eines Würfels zu bestimmen, benötigst du mehr Informationen, da die Geschwindigkeit nicht allein aus dem Volumen und der Dichte abgeleitet werden kann. Die Dichte (2,7 g/cm³) und das Volumen (200 cm³) ermöglichen es dir, die Masse des Würfels zu berechnen, aber nicht seine Geschwindigkeit. Die Masse kann wie folgt berechnet werden: Masse = Dichte × Volumen = 2,7 g/cm³ × 200 cm³ = 540 g. Um die Geschwindigkeit zu bestimmen, benötigst du Informationen über die Bewegung des Würfels, wie z.B. die Zeit, die er benötigt, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen. Bitte stelle eine klare und präzise Frage, wenn du weitere Informationen benötigst.

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Um die maximale Geschwindigkeit in einer bestimmten Zeit zu berechnen, wenn die Leistung bekannt ist, kannst du die folgende Formel verwenden: 1. **Leistung (P)**: Diese wird in Watt (W) gemessen und... [mehr]

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Um die maximale Geschwindigkeit in einer bestimmten Zeit zu berechnen, wenn die Leistung bekannt ist, kannst du die folgende Formel verwenden: 1. **Leistung (P)**: Diese wird in Watt (W) gemessen und ist definiert als die Arbeit pro Zeit. Die Formel lautet: \( P = \frac{W}{t} \) wobei \( W \) die Arbeit in Joule (J) und \( t \) die Zeit in Sekunden (s) ist. 2. **Arbeit (W)**: Die Arbeit kann auch als Produkt aus der Kraft (F) und der zurückgelegten Strecke (s) beschrieben werden: \( W = F \cdot s \) 3. **Kraft (F)**: Die Kraft kann durch die Masse (m) und die Beschleunigung (a) beschrieben werden: \( F = m \cdot a \) Um die maximale Geschwindigkeit (v) zu berechnen, kannst du die Leistung in die Gleichung einfügen: 1. Setze die Arbeit in die Leistungsformel ein: \( P = \frac{F \cdot s}{t} \) 2. Ersetze die Kraft durch die Masse und die Beschleunigung: \( P = \frac{m \cdot a \cdot s}{t} \) 3. Da die Beschleunigung (a) auch als \( a = \frac{v}{t} \) beschrieben werden kann, kannst du die Gleichung umstellen, um die Geschwindigkeit zu isolieren. Die genaue Berechnung hängt von den spezifischen Bedingungen ab, wie z.B. der Masse des Objekts und der Zeit, in der die maximale Geschwindigkeit erreicht werden soll. In vielen Fällen kann die maximale Geschwindigkeit auch durch die Umstellung der oben genannten Gleichungen und die Berücksichtigung von Reibung oder anderen Kräften ermittelt werden.

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Bei gleichförmiger Bewegung bewegt sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit. Die grundlegenden Formeln zur Berechnung sind: 1. **Weg-Zeit-Gesetz**: \[ s = v \cdot t \] Dabei i... [mehr]

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Bei gleichförmiger Bewegung bewegt sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit. Die grundlegenden Formeln zur Berechnung sind: 1. **Weg-Zeit-Gesetz**: \[ s = v \cdot t \] Dabei ist \(s\) der zurückgelegte Weg, \(v\) die konstante Geschwindigkeit und \(t\) die Zeit. 2. **Geschwindigkeit**: \[ v = \frac{s}{t} \] Hierbei ist \(v\) die Geschwindigkeit, \(s\) der zurückgelegte Weg und \(t\) die Zeit. 3. **Zeit**: \[ t = \frac{s}{v} \] In diesem Fall ist \(t\) die Zeit, \(s\) der Weg und \(v\) die Geschwindigkeit. Um die Bewegung zu analysieren, kannst du diese Formeln je nach gegebener Information verwenden.