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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 13:05 Sa 05.01.2013 | | Autor: | lunaris |
| Aufgabe | Ein Tennisball (m = 60 g ) erfährt beim Aufschlag eine ( mittlere ) Kraft von 20 N.
a ) Wie schnell fliegt er weg ?
b ) Mit welcher Geschwindigkeit kommt er zrück, wenn er den Schläger des Gegners 0,05 s lang berührt und dabei eine mittlere Kraft von 40 N ausübt ? |
a ) ist klar : v = 13 m/s
b ) Musterlösung : v' = - 20 m/s
Die bekomme ich nur raus, wenn ich v'' = 40N * 0,05 s : 0,06 kg
v'' = 33 m/s
rechne und dann v' = v -v''
Ist dieser Ansatz nur zufällig richtig ?
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:32 Sa 05.01.2013 | | Autor: | chrisno |
> a ) ist klar : v = 13 m/s
nur dann, wenn auch die passende Zeit dafür angegeben wird.
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> b ) Musterlösung : v' = - 20 m/s
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> Die bekomme ich nur raus, wenn ich v'' = 40N * 0,05 s :
> 0,06 kg
>
> v'' = 33 m/s
> rechne und dann v' = v -v''
>
> Ist dieser Ansatz nur zufällig richtig ?
Nein, es wird angenommen, dass der Schläger so gehalten wird, dass der Ball senkrecht auftrifft. Andere Komplikationen werden ebenfalls nicht berücksichtigt. Dann hast Du die durch die Kraft bewirkte Geschwindigkeitsänderung berechnet. Genauer sollte die noch mit einem Minuszeichen versehen werden, da sie entgegengesetzt zur vorangehenden Geschwindigkeit ist. Dann ist v' = v + v'' = v - 33 m/s. Das Minuszeichen gehört also zu Deinem v''.
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Falls du den Ansatz nicht verstehst oder falls du ihn einfach auswendig lernen willst (rate davon dringend ab, bei der nächsten Aufgabe ist alles anders, und wenn du für 5 verschiedene Aufgabentypen 5 verschiedene Lösungswege auswendig lernst, wirfst du nur alles durcheinander), hier die Begründung.
Wenn du Masse und Kraft kennst, kannst du über F=m*a die Beschleunigung a = F/m = 40/0,06 [mm] m/s^2 [/mm] = [mm] 666\bruch{2}{3} m/s^2 [/mm] ermitteln. Tatsächlich ist sie nicht konstant, weil die Kraft nicht konstant ist, aber wenn von einem Durchschnittswert die Rede ist, bedeutet das, dass sie während der wirksamen Phase denselben Effekt wie eine konstante Kraft hervorruft.
Beschleunigung bedeutet aber: Geschwindigkeitsänderung/Zeit, somit: Geschwindigkeitsänderung = a*t [mm] =33\bruch{1}{3} [/mm] m/s, und da diese Gegenläufig zur bisherigen Geschwindigkeit ist, bleiben die 20 m/s übrig.
Merke dir also nur die Grundgleichungen F=m*a, für die glm beschl. Bewegung dazu v=at und s=0,5 a [mm] t^2. [/mm] Alles andere derhältst du durch genaue Analyse des Vorgangs.
Mir ist allerdings schleierhaft, wei du a) ohne weitere Angaben lösen konntest.
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