PHYSIK: freier Fall vs waagerechter Wurf?
Heute im Physik Unterricht hatten wir folgende Frage: Wenn man eine Münze frei lassen lässt und parallel dazu eine Münze aus selber Höhe waagerecht wirft, welche kommt als erstes an? Der Lehrer sagte, dass beide gleichzeitig ankommen. Aber ich sehe das anders und auf mein Bespiel konnte der Lehrer keine Antwort geben und leitete sofort das nächste Theman ein. Ich sagte das: wenn man eine pistole abfeuert und eine Patronen aus der hand fallen lässt, wird sicherlich die fallende Patrone zuerst am boden ankommen, da die Patrone aus der Pistole erstmal eine Weile fliegt. Vorallem, wenn es 2cm über dem Boden passiert, denn da ist die fallende Patrone fast sofort auf dem Boden aber die abgefeuerte Patrone ist noch in der Luft.
3 Antworten
In der Physik kann es durchaus vorkommen, dass eine Größe, also eine Kraft, eine Geschwindigkeit oder eine Energieform, aus verschiedenen Einzelkomponenten zusammengesetzt ist.
So kann beispielsweise eine Bewegung nicht nur eine Geschwindigkeits-bzw. Beschleunigungskomponente besitzen, sondern ein Ergebnis aus mehreren voneinander unabhängigen Einwirkungen sein.
Da dies oft der Fall ist, führt man eine Komponentenzerlegung durch, das heißt, man schaut, welche Größen in dem bekannten System welche Richtung und welchen Wert haben. Der waagerechte Wurf ist ein Beispiel einer solchen zusammengesetzten Bewegung, da sich laut Newtons Gesetz in der klassischen Mechanik nichts ohne äußere Krafteinwirkung nicht-linear Bewegen kann. Der waagerechte Wurf muss sich also aus mindestens zwei (in diesem Falle genau zwei) Komponenten zusammensetzen:
-Einerseits der Wurf nach vorne, der dem Objekt eine lineare Bewegung "nach vorne" verleiht.
-Andererseits die Beschleunigung durch die Gravitationskraft nach "unten", die das Objekt erfährt
Diese beiden Größen beeinflussen sich nicht, das heißt, die Krafteinwirkung auf das Objekt in Richtung Erdschwerpunkt ändert nichts an der linearen Bewegung des Objekts.
Daraus folgt letztendlich, dass zwei Körper, der eine mit der Geschwindigkeit v=0 und der andere mit der Geschwindigkeit v>0 in einem Vakuum zur exakt gleichen Zeit auf der Erde auftreffen.
Dein Beispiel mit der Pistole und der Kugel ist damit ad absurdum geführt und basiert vermutlich auf anschauungstechnischen Fehleinschätzungen.
Dein Lehrer hat natürlich recht (wenn man Luftströmungen und ähnliche Effekte mal beiseite lässt)
Nur weil du behauptest, die abgefeuerte Patrone sei länger in der Luft, ist es noch lange nicht so. Die beiden Patronen berühren den Boden zur gleichen Zeit.
Jeder fallende Körper beschleunigt mit ca, 9,81 m/s² nach unten, unabhängig, ob er noch eine waagrechte Geschwindigkeitskomponente hat, oder nicht!
Das gilt ohne Reibung.
Bei einer abgefeuerten Patrone kann man die Luftreibung jedoch nicht vernachlässigen, weil die Geschwindigkeit zu hoch ist. Die abgefeuerte Patrone erfährt eine Auftriebskraft, die sie tatsächlich länger in der Luft hält.
Unter Vernachlässigung der Luftreibung überlagern sich beide Beweungen jedoch ungestört.
Du liegst falsch. Die Schwerkraft wirkt auf beide Objekte gleichermaßen ein.
Ein Experiment dazu zum selbermachen: https://www.experimentis.de/experimente-versuche/mechanik/muenzentrick-fallbeschleunigung/
Vllt hilft dir ja die Betrachtung: die Patrone kann gewissermaßen, indem sie sich vorwärts bewegt, Raum gutmachen. Sie fällt in einer ganz bestimmten Zeit von Höhe X auf den Boden und in dieser Zeit kann sie versuchen, so weit wie möglich zu "fliegen".
Darauf kommt es aber gar nicht an, das ist ja der Witz. Auf beide Objekte wirkt die Schwerkraft gleichermaßen und beide Objekte werden gleichermaßen in Richtung der Schwerkraft beschleunigt.
Dass Du es vermutlich weder sehen noch hören kannst, wo das Projektil auf den Boden aufschlägt, hat damit nichts zu tun.
Natürlich wird vorausgesetzt, dass das Projektil exakt parallel zum Boden abgefeuert wird.
also wenn beide patronen genau gleich hoch abgefeuert werden, bleibt die höhe der beiden Patronen identisch abee nur dass die abgefeuerte patrone sich zusätzlich nach vorne bewegt?