Senkrechter Fall mit Luftwiderstand
Fachbezug
Gleichmäßig beschleunigte Bewegung, freier Fall. Luftwiderstand.
Aufgabe
Der Einfluss des Luftwiderstands auf die Bewegung des Körpers ist zu untersuchen. Bei großen Geschwindigkeiten und geringer Dichte des Strömungsmediums (Luft) kann die Reibungskraft mit Hilfe der "Newton-Reibung" (Hinweis) berechnet werden.
Beobachte den senkrechten Fall mit Reibung bei verschiedenen Fallhöhen und bei verschiedenen Reibungskoeffizienten! Mit Hilfe der Zeit-Diagramme kann die Bewegung im Detail analysiert werden (vgl. Bewegungsformen2): Übernimm das Zeit-Weg-Diagramm, das Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm und das Zeit-Beschleunigungsdiagramm durch Bildschirmkopie oder durch eine Skizze (Tipp) in deine Dokumentation und beschreibe die Details der erhaltenen Kurven. Erkläre ihren zeitlichen Verlauf!
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Weg y |
Aktivitäten
Achtung: Bei dieser Simulation sind viele Details zu beachten!
- Lasse den Körper (Ball) ohne Berücksichtigung des Luftwiderstands aus verschiedenen Höhen fallen und beobachte die Zeit-Diagramme (Hinweis)!
- Ist die Beschleunigung konstant? Begründe deine Antwort!
- Beschreibe, wie die momentane Beschleunigung von der momentanen Geschwindigkeit abhängt!
- Erkläre den Verlauf der Zeit-Weg-, der Zeit-Geschwindigkeits- und der Zeit-Beschleunigungskurve knapp vor und knapp nach dem Hochspringen des Körpers (Balls)!
- Wähle verschiedene Reibungskoeffizienten für den Luftwiderstand und die Beschaffenheit des fallenden Körpers (zB "Fallschirm") und beobachte die Bewegung des Körpers!
- Vergleiche die Ergebnisse bei kleinen und großen Reibungskoeffizienten! Durch welche Bewegungsform kann der Fall näherungsweise beschrieben werden?
Physlet® - Davidson-College, W.Christian, M.Belloni, P.Krahmer et.al.