You are not logged in.

  • Login

Physikfrage - Ball fallen lassen

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

1

Monday, May 24th 2010, 9:44pm

Physikfrage - Ball fallen lassen

Hallo,

Habe mit einem Kumpel über zwei verschiedene Sachen gewettet und würde gerne eure Meinung hören wer Recht hat. Werde nicht bekannt gegeben auf was ich selber gesetzt habe.

1. Fall:
Es schwebt ein Heißluftballon in 1000 Meter Höhe. Aus diesem Heißluftballon wird ein Ball fallen gelassen. Gleichzeitig fliegt auch ein Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 200kmh auch in 1000 Meter Höhe. Aus diesem Flugzeug wird auch ein Ball fallen gelassen.
Welcher Ball kommt zuerst auf dem Boden an?

2. Fall:
Wir haben ein Maschine, welche Bälle aus dem Boden herausschießen kann. Einmal wird ein Ball senkrecht nach oben geschossen und hat seinen höchsten Punkt bei 1,001 Metern.
Aus der anderen Maschine wird der Ball mit einem Winkel von 0,001 Grad heraus geschossen und erreicht seinen höchsten Punkt bei 1 Meter.
Welcher Ball kommt zuerst auf dem Boden an?


Wäre nett, wenn ihr sagen könntet wie ihr zu eurer Meinung kommt und wenn sich Physikstudenten und ähnliche besonders kennzeichnen könnten!

jens

Sage

Posts: 4,790

  • Send private message

2

Monday, May 24th 2010, 9:53pm

RE: Physikfrage - Ball fallen lassen

Quoted

Original von [pG]fire_de
Hallo,

Habe mit einem Kumpel über zwei verschiedene Sachen gewettet und würde gerne eure Meinung hören wer Recht hat. Werde nicht bekannt gegeben auf was ich selber gesetzt habe.

1. Fall:
Es schwebt ein Heißluftballon in 1000 Meter Höhe. Aus diesem Heißluftballon wird ein Ball fallen gelassen. Gleichzeitig fliegt auch ein Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 200kmh auch in 1000 Meter Höhe. Aus diesem Flugzeug wird auch ein Ball fallen gelassen.
Welcher Ball kommt zuerst auf dem Boden an?



beide gleichzeitig natürlich, sofern die 200km/h nur horizontale geschw sind und sich das flugzeug nicht im steig/sinkflug befindet.

Quoted



2. Fall:
Wir haben ein Maschine, welche Bälle aus dem Boden herausschießen kann. Einmal wird ein Ball senkrecht nach oben geschossen und hat seinen höchsten Punkt bei 1,001 Metern.
Aus der anderen Maschine wird der Ball mit einem Winkel von 0,001 Grad heraus geschossen und erreicht seinen höchsten Punkt bei 1 Meter.
Welcher Ball kommt zuerst auf dem Boden an?




wenn die bälle gleichzeitig ihren höchsten punkt erreichen (ich denke mal so ist es gemeint): der ball, der seinen höchsten punkt bei einem meter hat !

grund:

der höchste punkt entspricht einer vertikalen geschwindigkeit von 0 m/s. danach werden die bälle, unabhängig von ihrer vorherigen bewegung, mit 9,81m/s zum boden hin beschleunigt. (reibungskräfte vernachlässigt)

die horizontale geschwindigkeit des balles ist für das aufkommen aufm grund völlig irrelevant.

Quoted



Wäre nett, wenn ihr sagen könntet wie ihr zu eurer Meinung kommt und wenn sich Physikstudenten und ähnliche besonders kennzeichnen könnten!


physikstudent :D

This post has been edited 2 times, last edit by "jens" (May 24th 2010, 9:55pm)

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

3

Monday, May 24th 2010, 9:57pm

RE: Physikfrage - Ball fallen lassen

Quoted

Original von jens

Quoted



2. Fall:
Wir haben ein Maschine, welche Bälle aus dem Boden herausschießen kann. Einmal wird ein Ball senkrecht nach oben geschossen und hat seinen höchsten Punkt bei 1,001 Metern.
Aus der anderen Maschine wird der Ball mit einem Winkel von 0,001 Grad heraus geschossen und erreicht seinen höchsten Punkt bei 1 Meter.
Welcher Ball kommt zuerst auf dem Boden an?




wenn die bälle gleichzeitig ihren höchsten punkt erreichen (ich denke mal so ist es gemeint): der ball, der seinen höchsten punkt bei einem meter hat !


ich weiß nicht ob die bälle immer gleichzeitig den höchsten punkt erreichen... hängt die zeit die der ball bis zum höchsten punkt braucht von dem grad und der geschwindigkeit ab oder NUR wie hoch der höchste punkt überhaupt ist?


aber danke schonmal

This post has been edited 1 times, last edit by "[pG]fire_de" (May 24th 2010, 9:57pm)

jens

Sage

Posts: 4,790

  • Send private message

4

Monday, May 24th 2010, 9:59pm

wenn sie von gleicher höhe abgeschossen werden, dann kommen die bälle auch gleichzeitig in einem meter an ( bzw der ball, der auf 1,001m geht, kommt etwas schneller bei 1m an, aber dennoch langsamer bei 1,001m als der andere bei einem meter. hoffe das war jetzt nicht zu verwirrend ausgedrückt :D). es ist also weiterhin der ball, der nur auf einen meter hochgeht wieder schneller am boden.

also nochmal genau: wie schnell der ball auf seine höchste position kommt, hängt nur von eben dieser höhe ab. jeder ball, der seine höchste höhe bei einem meter hat, kommt da genau gleich schnell hin, egal in welchem winkel er abgeschossen wird.

This post has been edited 2 times, last edit by "jens" (May 24th 2010, 10:02pm)

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

5

Monday, May 24th 2010, 10:02pm

danke, habe verstanden was du gesagt hast.

AtroX_Worf

Sage

Posts: 11,465

Location: Hamburg

Occupation: GER

  • Send private message

6

Monday, May 24th 2010, 10:06pm

Bei 1. gleichzeitig, wenn man Luftwiederstand, Erdkrümmung etc. alles vernachlässigt, also wenn es nur um die Frage geht, wie sich Geschwindigkeitsvektoren verhalten.

Bei 2. kommt erreicht der Ball mit 1m Maximalhöhe entweder eher diese Höhe, oder wenn beide Bälle ihr Maximum zeitsynchron erreichen, dann hat der niedrigere trotzdem den kürzeren Weg zur Erde und mindestens eine gleich große Beschleunigung wie der andere Ball.

€dit: Wies jens sagt, man spaltet den resultierenden Geschwindigkeitsvektor einfach in seine vertikalen und horizontalen Komponenten auf und beachtet nur die vertikalen. So sollte es deutlich werden.

This post has been edited 1 times, last edit by "AtroX_Worf" (May 24th 2010, 10:07pm)

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

7

Monday, May 24th 2010, 10:07pm

Quoted

Original von AtroX_Worf
Bei 1. gleichzeitig, wenn man Luftwiederstand, Erdkrümmung etc. alles vernachlässigt, also wenn es nur um die Frage geht, wie sich Geschwindigkeitsvektoren verhalten.


luftwiderstand muss man nicht vernachlässigen oder?

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

8

Monday, May 24th 2010, 10:10pm

btw, ich hatte auch so wie ihr beide argumentiert. erstaunlicherweise hat bisher fast jeder andere den ich gefragt habe anders geantwortet.
der vater von ner freundin ist physikprofessor und sie leitet ihm morgen die frage per email weiter und die zählt dann als "offizielle" antwort.

aber ihr habt mir beide zuversicht gegeben :)

kesselchen

Master

Posts: 2,297

  • Send private message

9

Monday, May 24th 2010, 10:15pm

kann auch bestätigen, dass ich aus dem Physikunterricht noch weiss, das die waagerechte Geschwindigkeit keine Rolle für die Falldauer hat

es ist zB wurscht ob ich ein Projektil waagerecht mit einer Pistole wegschiesse oder es fallen lasse, die Fallgeschwindigkeit/dauer ist gleich
edit: Erdkrümmung vernachlässigt

This post has been edited 1 times, last edit by "kesselchen" (May 24th 2010, 10:18pm)

jens

Sage

Posts: 4,790

  • Send private message

10

Monday, May 24th 2010, 10:20pm

Quoted

Original von [pG]fire_de

Quoted

Original von AtroX_Worf
Bei 1. gleichzeitig, wenn man Luftwiederstand, Erdkrümmung etc. alles vernachlässigt, also wenn es nur um die Frage geht, wie sich Geschwindigkeitsvektoren verhalten.


luftwiderstand muss man nicht vernachlässigen oder?


schwierige frage, könnte durchaus sein, dass bei nichtvernachlässigung des luftwiderstandes der ball vom heißluftballon ein klein wenig schneller ankommt, solltest du vielleich einen maschinenbauer mit ahnung von strömungslehre fragen, ich selber hab grad keine lust mich da reinzudenken :D

AtroX_Worf

Sage

Posts: 11,465

Location: Hamburg

Occupation: GER

  • Send private message

11

Monday, May 24th 2010, 10:24pm

Der Luftwiderstand ist schon entscheident, weil beide Projektile ja eine unterschiedliche Strecke in der Luft zurücklegen.

jens

Sage

Posts: 4,790

  • Send private message

12

Monday, May 24th 2010, 10:26pm

naja aber nicht in vertikaler richtung. die frage ist eher, ob reibung in horizontaler richtung meine geschwindigkeit in vertikaler richtung irgendwie beeinflusst, was keine triviale frage ist .... (aber es ist zu vermuten, dass dies zumindest in kleinen ausmaßen der fall sein wird.. )

This post has been edited 2 times, last edit by "jens" (May 24th 2010, 10:27pm)

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

13

Monday, May 24th 2010, 10:28pm

ja, das dachte ich auch... der luftwiderstand in vertikaler richtung sollte doch gleich sein.

das der luftwiderstand in der horizontalen richtung einen einfluss auf die vertikale richtung haben könnte habe ich nicht bedacht.

kesselchen

Master

Posts: 2,297

  • Send private message

14

Monday, May 24th 2010, 10:28pm

@Worf: das ist doch irgendwie unlogisch imho; wenn man von Strömungen absieht, muss das doch Wurscht sein

edit: ich meinte "externe" Strömungen, zufällige Aufwinde oder sowas

This post has been edited 2 times, last edit by "kesselchen" (May 24th 2010, 10:38pm)

AtroX_Worf

Sage

Posts: 11,465

Location: Hamburg

Occupation: GER

  • Send private message

15

Monday, May 24th 2010, 10:33pm

Quoted

Original von jens
naja aber nicht in vertikaler richtung. die frage ist eher, ob reibung in horizontaler richtung meine geschwindigkeit in vertikaler richtung irgendwie beeinflusst, was keine triviale frage ist .... (aber es ist zu vermuten, dass dies zumindest in kleinen ausmaßen der fall sein wird.. )

Ja, so habe ich auch gedacht, aber dann bekommt man doch einen Drall von der Erde weg, was bei vertikalen Luftwiderstand geringfügig mehr bremsen müsste...oder?

€dit: @kesselchen, aber die Frage nach Luftwiderstand etc. ist doch gerade die Frage nach dem Strömungsverhalten?!

This post has been edited 1 times, last edit by "AtroX_Worf" (May 24th 2010, 10:33pm)

plexiq

Professional

Posts: 1,512

Location: Wien

  • Send private message

16

Monday, May 24th 2010, 10:33pm

Wenn du den Luftwiderstand nicht vernachlässigst müsste der Ball aus dem Flugzeug / bzw der mit 0,001 Grad später aufkommen? (Nachdem der Luftwiderstand quadratisch mit v steigt, sollte er imo einen unterschied machen - würd er linear steigen wär die vertikale geschwindigkeit egal?)

Keine physik vorbildung o_O

Rommel

Sage

Posts: 6,901

  • Send private message

17

Monday, May 24th 2010, 10:39pm

objekte ab 240 km/h fliegen doch und fallen nicht. flugzeuge zb. hab ich mal im proletenfernsehen gesehen jedenfalls. und der ball müsste doch ne zeitlang noch über dieser geschwindigkeit sein. oder ist da der luftwiderstand wichtig?

AtroX_Worf

Sage

Posts: 11,465

Location: Hamburg

Occupation: GER

  • Send private message

18

Monday, May 24th 2010, 10:54pm

Fliegen hat etwas mit der Umströmung des Objektes zu tun, ob dadurch ein Auftrieb entsteht. Bei einem fallendem Ball ist dies wohl nicht der Fall.

Außerdem tritt durch den Luftwiderstand der Strömung Reibung auf, d.h. das Objekte müsste sich selbst beschleunigen. Ein Segelflieger gleitet ja auch nur (oder nutzt mal einen Aufwind), er fliegt auch nicht selbst.

pitt82

Master

Posts: 2,114

  • Send private message

19

Monday, May 24th 2010, 10:54pm

Also ich denke dass bei der Sache mit dem Flugzeug die Erdkrümmung schon einen Einfluss auf die Fallzeit haben könnte.

kOa_Master

Sage

Posts: 12,493

Location: Basel

Occupation: CH

  • Send private message

20

Tuesday, May 25th 2010, 12:26am

kaum, du hast auf horizontaler richtung ja keine beschleunigung. der ball bremst EXTREM schnell ab und wird vielleicht einen kilometer oder zwei weiter kommen als der vertikale - das macht doch keinen unterschied (ja rechnet es aus, aber die differenz ist wahrscheinlich nichtmal im promille-bereich^^)

fluid-dynamisch wird auch der "beidseitige" luftwiderstand noch keine rolle spielen (also vertikal und horizontal). verwirbelungen und turbulenzen hingegen schon eher, aber das ist dann ziemlich komplex und sowieso nicht pauschal zu beantworten. naja zumindest nicht von mir^^

aber: wenn du das experiment tatsächlich durchführen würdest, gäbe es dann doch noch unterschiede wegen dem drall und der ballverformung, die bei einem ball mit zusätzlicher horizontalgeschwindigkeit das flugverhalten ändern würde. vorausgesetzt du sprichst wirklich von einem ball.


nehmt halt als beispiel eine kanonenkugel, da wird dann die sache vielleicht klarer :)

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

21

Tuesday, May 25th 2010, 12:34am

Quoted

Original von pitt82
Also ich denke dass bei der Sache mit dem Flugzeug die Erdkrümmung schon einen Einfluss auf die Fallzeit haben könnte.


die erdkrümmung soll vernachlässigt werden...

[pG]fire_de

Master

  • "[pG]fire_de" started this thread

Posts: 2,835

Occupation: GER

  • Send private message

22

Tuesday, May 25th 2010, 12:40am

Quoted

Original von kOa_Master
nehmt halt als beispiel eine kanonenkugel, da wird dann die sache vielleicht klarer :)


mal von anfang an...
ich habe letztens mit dem gleichen freund darüber gewettet wie man den ball höher in die luft werfen kann. er meinte in dem man ihn von unten nach oben wirft (also fast senkrecht nach oben) und ich meinte es wäre besser wenn man den ball wie beim weitwurf werfen sollte, aber in einem relativ spitzen winkel.

wir haben das dann mal gemacht, hatten aber probleme damit zu erkennen welcher ball höher in der luft war. ich meinte dann das wir einfach die zeit vom abwurf bis zum aufprall auf den boden messen sollten, da diese zeit nur von der Höhe abhing. er hat mir nicht geglaubt und so kamen wir zu frage 2, wo ich mir nicht wirklich sicher war.

daraus haben wir dann frage 1 abgeleitet, bei welcher ich mir ziemlich sicher war.

es geht von meiner seite aus auch nicht das so unter den extremen bedingungen genau zu beweisen, sondern im grunde einfach, dass die fallzeit unabhängig von der anfänglichen vertikalgeschwindigkeit ist.

Imp_eleven

Master

Posts: 2,770

Location: Wallisellen

Occupation: CH

  • Send private message

23

Tuesday, May 25th 2010, 12:59am

case 1: beide gleichzeitig

case 2: der schräge ball kommt eher wieder zurück.

pitt82

Master

Posts: 2,114

  • Send private message

24

Tuesday, May 25th 2010, 1:08am

Quoted

Original von [pG]fire_de

Quoted

Original von pitt82
Also ich denke dass bei der Sache mit dem Flugzeug die Erdkrümmung schon einen Einfluss auf die Fallzeit haben könnte.


die erdkrümmung soll vernachlässigt werden...


Wie langweilig :(

CID_God_at

Sage

Posts: 3,682

Location: Wien, Österreich

  • Send private message

25

Tuesday, May 25th 2010, 1:09am

Hmm ganz versteh ich das nicht der Ball aus dem Flugzeug hat ja eine längere Wegstrecke zurück zu legen weil er ja noch in Vorwärtsbewegung ist, das muss sich doch auf die Zeit auswirken... siehe Bild :D
CID_God_at has attached the following file:
  • wette-ball.jpg (8.58 kB - 575 times downloaded - latest: Jan 19th 2024, 1:52am)

pitt82

Master

Posts: 2,114

  • Send private message

26

Tuesday, May 25th 2010, 1:12am

Ja aber die längere Wegstrecke wird mit einer Geschwindigkeit zurückgelegt die sich verktoriell aus Fallgeschwindigkeit (bzw. Beschleunigung) und (abgebremster) Horizontalgeschwindigkeit zusammensetzt.
pitt82 has attached the following file:
  • x.png (22.68 kB - 471 times downloaded - latest: Feb 3rd 2024, 8:35am)

This post has been edited 2 times, last edit by "pitt82" (May 25th 2010, 1:21am)

kOa_Master

Sage

Posts: 12,493

Location: Basel

Occupation: CH

  • Send private message

27

Tuesday, May 25th 2010, 1:16am

Quoted

Original von [pG]fire_desondern im grunde einfach, dass die fallzeit unabhängig von der anfänglichen vertikalgeschwindigkeit ist.


ja das ist selbstverständlich korrekt.
wenn beide zum zeitpunkt der vertikalgeschwindigkeit "0" (=höchster punkt) gleich hoch sind, dann fallen sie auch genau gleichschnell wieder runter. egal wie schnell sie abgeschossen wurden und egal wie schnell sie sich noch vorwärts bewegen.

@god_at:
du kannst die geschwindigkeit und strecke in diesem beispiel auf einen horizontalen und einen vertikalen teil aufteilen. die beiden richtungen sind komplett unabhängig voneinander.
in deinem beispiel macht ball 2 zwar einen weiteren weg, aber nur horizontal. und er hat ja auch eine horizontale geschwindigkeit.

stells dir so vor: du siehst den ball von "vorne" runterfliegen, also wenn du vorne auf das flugzeug schauen würdest. dann hättest du - angenommen die beiden flugzeuge wären nebeneinander - zweimal das genau gleiche bild und beide bälle würden genau gleichschnell herunterfallen. einfach mit dem unterschied, dass der eine noch ein bisschen näher bei dir landet.

TracK

Intermediate

Posts: 349

  • Send private message

29

Tuesday, May 25th 2010, 2:35am

Quoted

Original von jens
naja aber nicht in vertikaler richtung. die frage ist eher, ob reibung in horizontaler richtung meine geschwindigkeit in vertikaler richtung irgendwie beeinflusst, was keine triviale frage ist .... (aber es ist zu vermuten, dass dies zumindest in kleinen ausmaßen der fall sein wird.. )


bei einer idealen kugel erzeugt die horizontale umströmung ja weder einen insgesamt resultierenden auftrieb noch abtrieb

plexiq

Professional

Posts: 1,512

Location: Wien

  • Send private message

30

Tuesday, May 25th 2010, 10:44am

Jetzt interessierts mich aber *g* Evtl kann einer der Physiker erklären wo bei meinem Gedankengang der Haken liegt:

Wir betrachten die beiden Kugeln und nehmen an dass sie zu dem betrachteten Zeitpunkt die gleiche Fallgeschwindigkeit v_f haben.

Kugel A fällt nur gerade hinunter, Kugel B bewegt sich zusätzlich mit einer horizontalen Geschwindigkeit v_h.

Kraft die bei Kugel A wegen Luftwiderstand entgegengesetzt zur Fallrichtung wirkt einfach per:
http://de.wikipedia.org/wiki/Winddruck#Definition

Für Kugel B addieren wir zuerst die beiden Vektoren für v_f & v_h, berechnen dann die Kraft die entgegengesetzt zu dieser Bewegungsrichtung durch den Luftwiderstand wirkt. Dann berechnen wir den "vertikalen Anteil" dieser Kraft, der entgegengesetzt zu v_f wirkt? (Stimmt so?)

Da die Kraft durch Luftwiderstand proportional zu v² steigt, ist der vertikale Anteil der bremsenden Kraft größer wenn wir zusätzlich eine horizontale bewegung haben? (!)

Wo scheiterts? :)

This post has been edited 2 times, last edit by "plexiq" (May 25th 2010, 10:51am)

1 user apart from you is browsing this thread:

1 guests