Ein Körper schlägt mit einer Geschwindigkeit von 70 Km/h auf dem Boden auf. Aus welcher Höhe ist er gefallen?
Danke im Vorraus. Bitte mit Lösungen wenn es geht erklären.
4 Antworten
Geschwindigkeit (m/s) = Beschleunigung (m/s²) mal Zeit (a).
70 km/h in m/s umrechnen = 9.81 m/s² mal Zeit.
Daraus die Zeit berechnen.
Der Weg ist dann die Zeit mit der halben Endgeschwindigkeit (Durchschnittsgeschwindigkeit) multipliziert.
Die linke Seit der Gleichung ist die kinetische Energe des Körpers mit der Masse m, der mit der Geschwindigkeit v aufschlägt.
Die rechte Seite ist die potentielle Energie, die er in der (gesuchten) Höhe h hatte. Diese Energie hat er beim Fallen in kinetische umgewandelt.
m kürzt sich raus, v und g sind bekannt, damit kann man h ausrechnen.
70 km/h Endgeschwindigkeit entsprechen knapp 20 m/s. Die Erdbeschleunigung beträgt knapp 10 m/s^2, also erreicht der fallende Körper nach 2 Sekunden eine Geschwindigkeit von 20 m/s. Die Durchschnittsgeschwindigkeit über 2 Sekunden beträgt 10 m/s (Mittelwert aus = 0 m/s und 20 m/s). 10m/s über 2 Sekunden ergeben eine Strecke (Fallhöhe) von 20 m.
Habe die Aufgabe schnell im Kopf mit runden Zahlen überschlagen, die genaue Erdbeschleunigung wäre 9,81 m/s^2.
Es gilt in diesem Fall Gleichheit der potentiellen und kinetischen Energie
E(pot) = E(kin)
mit
E(pot) = m * g * h
und
E(kin) = 1/2 * m * v^2
Also gilt:
m * g * h = 1/2 * m * v^2 |:m
g * h = 1/2 * v^2 |:g
h = 1/(2g) * v^2
In diese Formel können nun die gegebenen Werte eingesetzt werden:
h = 1/(19.62 m/s^2) * (70 km/h)^2
= 1/(19.61 m/s^2) * (70/3.6 m/s)^2
≈ 19.3 m
Der Körper ist aus etwa 19.3 Metern Höhe gefallen.