Physik Forum

[sweetgirl18]

Aufgabe 3.1: Energie (13 Punkte)
Ein Ball der Masse 200 g wird mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 180 km/h vom Boden
senkrecht nach oben geschossen. Berechne die kinetische, die potentielle und die Gesamtenergie
des Körpers zu folgenden Zeitpunkten: (Reibung vernachlässigen!)
(a) Zu Beginn der Bewegung, (2)
(b) nach 3 Sekunden (3)
(c) in 100 m Höhe, (3)
(d) in der Höhe, in der die kinetische Energie auf 80 % ihres Ausgangswertes gesunken ist. (3)
(e) Welche Maximalhöhe erreicht der Ball? (2)
Aufgabe 3.2: Impuls I (6 Punkte)
Ein Mann (m1 = 85 kg) und eine Frau (m2 = 60 kg) stehen ruhend auf einer Eisfläche. Wie weit
sind beide nach fünf Sekunden voneinander entfernt, wenn sie sich abstoßen und sich der Mann
anschließend mit einer Geschwindigkeit v0
1 = 0,6 m/s wegbewegt?

Aufgabe 3.3: Impuls II (8 Punkte)
Eine Kugel mit der Masse m1 = 3 kg stösst mit der Geschwindigkeit v1 = 6 m/s gegen eine zweite
Kugel mit der Masse m2 = 2 kg, die ihr mit der Geschwindigkeit v2 = -8 m/s entgegenkommt. nach
dem Stoß hat die erste Kugel die Geschwindigkeit v0
1 = -2,4 m/s, die zweite die Geschwindigkeit
v0
2 = 4,6 m/s, beide in umgekehrter Richtung als ursprünglich.
(a) Berechne die Impuls- und Energiesumme vor und nach dem Stoß. (5)
(b) Was für ein Stoß liegt vor? Begründe physikalisch! (3)

[GvC]

Und was willst Du wissen? Du erwartest doch wohl nicht, dass Dir hier Deine Hausufgaben gelöst werden, ohne dass Du auch nur den Finger krümmst. Ein bisschen Eigeninitiative musst Du schon aufbringen. Oder ist die mit dem Abschreiben der Aufgaben bereits erschöpft?

[sweetgirl18]

hahahha wie gut..

also ich weiss ja nichtmal wo ich ansetzen soll vielleicht kannst du mir ja ne formel geben...oder tippss wie ich das anfangen soll u gucke dann mal ob ich das hinkriege...

[sweetgirl18]

bei a) hab ich als antwort 180Kmh weil das ja die geschwindigkeit is u das is doch die energie dann
b)180kmh in sek. sind 18000s u das mal 3 s gleich54000.0 s
c)kann ich nicht
d)100% gleich 180km/H dann sind 80 % =130kmh
e)180kmh= 2km also 2 km an höhe
aufgabe 3.3
a)also ich weiss das der impuls ja gleich bleibt bei einem stoss vorher u nachher doch irgendwie versteh ich die frage nicht weil da minus 2sek. steht.. zb. eine kugel 3 kilo stösst mit geschw. 2 sek an eine andere die andere nimmt den impuls weiter wiegt auch 3kilo u hat auch 2sek
b)weiss ich nicht

das sind bisehr meine lösungen ich denke der erste teil is richtig nur hatte unten beim zweiten teil mehr probleme eigentlich hab ich das ja verstanden vom prinzip her nur kann es irgendwie nicht anwenden ! falls jmd einen rat weiss bitte bescheid geben.. das wäre super nett!

[evB]

Soll der Name für Motivation sorgen?

Die Lösungen mache ich in weißer Schrift, damit du noch selbst rechnen kannst.

Energie und Geschwindigkeit sind zwei komplett verschiedene Dinge, das sieht man auch an den Einheiten. Geschwindigkeit ist Entfernung pro Zeit, Energie ist Masse mal Geschwindigkeit zum Quadrat. Das kann schon nicht passen.

Die 180 km/h habe ich mal in 50 m/s umgerechnet, das rechnet sich einfacher in SI-Einheiten (der Rest gehört verboten).

Die potentielle Energie ist am Anfang null, da er einfach noch keine Höhe erreicht hat. Die Kinetische Energie berechnet sich wie folgt:



Also ist die Gesamtenergie: -- 250 J --


Aufgabe 3.1) b)

Nach drei Sekunden ist der Ball ja ein Stück nach oben geflogen. Um die Geschwindigkeit und die Höhe auszurechnen würde ich diese Formeln hier nehmen:






Nach drei Sekunden ist der Ball also -- 106 m -- hoch.
Nach drei Sekunden ist der Ball noch -- 20,6 m/s -- schnell.

Die potenzielle Energie errechnet sich nach dieser Formel, m ist die Masse, g ist der Ortsfaktor von 9,81 m/s^2 und h die Höhe.



Somit ist die neue kinetische Energie -- 42 J -- und die neue potenzielle Energie -- 208 J --. Zusammen also -- 250 J --. Fällt was auf?

[sweetgirl18]

a)also ich hab das so gerechnet 1/2 mal 200gmal 180^2km/H das is dann 3240000 g km/h
wie kommst du denn auf dein ergebnis ??ja bin voll blöd schaffe es nichtmal in ne formel irgendwas einzusetzen traurig aber wahr:( das kann doch nicht wahr sein...

[evB]

Dein Ergebnis ist korrekt. Du musst jedoch auf die Einheiten achten:


und


Aus dem Grund sollten Größen zuerst in die Grundeinheiten umgerechnet werden, das erleichtert das deutlich. Aus Gramm wird Kilogramm, aus Kilometer wird Meter und aus Stunde wird Sekunde.

Mann kann das eine Ergebnis jetzt noch ein anderes umwandeln, das ist kein Problem:

3240000 g km^2 / h^2

1 Gramm sind 0.001 Kilogramm, also Teile ich das oben durch 1000:

3240 kg km^2 / h^2

In einem Kilometer sind 1000 Meter, also sind in einem km^2 1.000.000 m^2 drin.

3240000000 kg m^2 / h^2

In einer Stunde sind 3600 Sekunden. Da hier Stunde^2 steht, muss ich in Sekunde^2 umformen, Faktor ist 3600^2, also 12960000. Da die Einheit jetzt also kleiner wird, muss ich die Zahl eigentlich damit multiplizieren. Da Stunde^2 im Nenner stand, muss ich dividieren:

250 kg m^2 / s^2

Und dann ist die Basiseinheit für Energie, J auch als kg m^2 / s^2 definiert. Schon haben wir 250 J Energie.


Auch wenn es lästig ist, aber die Einheiten sollten immer mitgenommen werden, da eine Zahl ohne Einheit in der Physik eine komplett andere Bedeutung haben kann.

[sweetgirl18]

die kinetische energie am anfang des wurfes ist identisch mit der gesamtenergie nach 3 sek ??oder??

c konnte ich lösen hast du denn ein tipp für die anderen ?

[evB]

Ja, die Gesamtenergie bleibt immer erhalten. Das ist wahrscheinlich das Lehrziel dieser Aufgabe.

Wie hast du denn die (c) gemacht?

Einen Tipp für alle anderen Aufgaben? Du machst es mir nicht leicht, dieser Eine Tipp muss ja dann verdammt gut sein

Also bei der (d) musst du schauen, dass du schaust, an welcher Stelle der Ball 80% von 250 J erreicht hat. Oder einfacher wäre, wenn du schaust, an welcher Stelle die kinetische Energie 20% von 250 J erreicht hat. Die Formel steht schon da.

Bei der (e) schaust du, wann alle Energie in der potenziellen Energie ist, die kinetische also 0 J ist. Oder du schaust, bei welcher Höhe die Geschwindigkeit 0 ist.

[sweetgirl18]

ja da bin ich mir grad auch nicht mehr sicher hab halt die Epot= m*g*100m und E kin= 1/2*m*v² wobei ich die anfangsgeschwindigkeit genutzt habe
aaaaaaaber
ich weiß nicht ob man da nicht irgendwie doch noch was beachten muss
verdammt

[evB]

Das ist so richtig, du musst, um ein Ergebnis in Joule zu bekommen, dann aber 0,2 kg für die Masse einsetzen. g ist 9,81 m/s^2.

Dann brauchst du aber noch die kinetische Energie. Wenn du fleißig sein möchtest kannst du auch noch die Geschwindigkeit an der Stelle ausrechnen, die Formel ist hier auch zu finden.