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Luftwiderstand und vertikale Geschwindigkeit in physikalischen Problemen

Luftwiderstand und vertikale Geschwindigkeit in physikalischen Problemen - Dummys

In der Physik können Sie berechnen, wie Schwerkraft und Luftwiderstand die vertikale Geschwindigkeit eines Flugobjekts beeinflussen. Wenn Sie zum Beispiel einen Ball für eine bestimmte Zeit in der Luft halten möchten, können Sie berechnen, wie schnell er sich bewegen muss, wenn Sie ihn werfen.

Hier sind einige Übungsfragen, die Sie ausprobieren können.

Übungsfragen

  1. Eine Flaschenrakete feuert direkt vom Boden ab und landet 2. 8 Sekunden später an derselben Stelle, von der aus sie gestartet wurde. Wie lange nach dem Start erreicht die Rakete ihren höchsten Punkt, vorausgesetzt, es gibt keinen Luftwiderstand?

    Runden Sie Ihre Antwort auf die nächste Zehntelsekunde ein.

  2. Sam wirft einen 1,2-Kilogramm-Billardball direkt in die Luft, wo er einem Luftwiderstand ausgesetzt wird, der 10 Prozent seines Gewichts entspricht. Wenn der Ball nach 2,7 Sekunden den Scheitelpunkt erreicht, mit welcher Geschwindigkeit wirft Sam den Billardball in die Luft?

    Runden Sie Ihre Antwort auf den nächsten Meter pro Sekunde.

1. 4 s

Wenn ein Projektil aus der gleichen vertikalen Position startet und landet, erreicht es seine Spitze (den höchsten Punkt) in der Mitte der Reise - sowohl in Bezug auf die zurückgelegte horizontale Entfernung als auch auf die Flugzeit. Daher erreicht die Rakete nach

  1. 29 m / s

  2. Gewicht

    ist für

    Erdanziehung , so dass die Luftwiderstandskraft F F gleich 0. 1 < F G , wobei F G die Schwerkraft ist. Zeichnen Sie ein Freikörperbild: Die Reibungskraft F F

    (Luftwiderstand) zeigt nach unten, weil die Reibung immer der Bewegung eines Gegenstandes entgegenwirkt, die - auf dem Weg zum höchsten Punkt - nach oben. Benutze nun die Kraftform des zweiten Newton'schen Gesetzes, um die Beschleunigung des Billardballs zu berechnen: Der Apex (höchster Punkt) eines Projektilbogens ist der Ort, an dem sich die vertikale Geschwindigkeit des Projektils von einem positiven (aufwärtsgerichteten) Wert zu einem negativen (abwärts) ändert. ) eins. Daher muss seine vertikale Geschwindigkeit an der Spitze 0 Meter pro Sekunde betragen (die einzige Zahl zwischen Positiven und Negativen). Verwenden Sie also die Geschwindigkeits-Zeit-Formel, um die Anfangsgeschwindigkeit des Balls beim Start zu berechnen, 2. 7 Sekunden bevor es eine "Endgeschwindigkeit" von 0 Metern pro Sekunde hat: