Kleine Physikstunde (off-topic)
Das hier ist mir doch tatsächlich in einer meiner Physik Stunden untergekommen...:
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Ein VW-Golf (m = 850 kg) rollt auf einer leicht abschüssigen Straße los, da der Fahrer das Anziehen der Handbremse vergessen hat. Das Fahrzeug hat eine Geschwindigkeit von 1km/h. Der Fahrer will von außen das rollende Auto zum Stehen bringen. Seine Masse ist 85 kg.
Mit welcher Geschwindigkeit muß er sich seinem Fahrzeug entgegenwerfen?
Könnte man auf diese Weise einen Güterwagen von 10 Tonnen abstoppen?
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Was diesen Lehrbuchautoren so alles einfällt um ihre Aufgaben zu verpacken... tztztz
31 Antworten
Ich würde auch nie behaupten, dass der Luftwiderstand einen Golf auf 1km/h abbremst. Aber so denken Physiklehrer nunmal.
Grüße Stefan
Vergessen wir mal den Luftwiederstand, theoretisch würde bei konstantem Winkel von 30 Grad und das auf einer ewig langen strecke, wie weit würde das Auto beschleunigen, also wäre irgendwann schluss, theoretisch nicht.
Wenn die anderen Widerstände nicht mit der Geschwindigkeit zunehmen, dann stimmt es. Ach, wäre das geil.
So ein paar Ansätze gibt es ja. Z.B. Auf der A7 ich glaube in der Nähe vom Rasthof Seesen ist doch so ein elendig langes Bergabstück. Grüße an den Begrenzer
Grüße Stefan
Ich hab da mal noch ne Frage zu der Aufgabe.....
Wieso soll sich der Fahrer gegen das Auto werfen, denn er sitzt ja schließlich noch drin oder? Ich denke nicht, daß das Auto wartet bis er ausgestiegen ist und zugesperrt hat bevor es dann letztendlich losrollt.. Als wäre hier ein Tritt auf die Bremse wohl die elegantere Lösung 🙂
Gruß Jürgen
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Da merkt man, wer praktisch begabt ist!
Grüße Stefan
Zitat:
Original geschrieben von HannahSP
Vergessen wir mal den Luftwiederstand, theoretisch würde bei konstantem Winkel von 30 Grad und das auf einer ewig langen strecke, wie weit würde das Auto beschleunigen, also wäre irgendwann schluss, theoretisch nicht.
F(Windwiderstand) = 1/2 Rho Cw A v^2
Im Gleichgewicht ist die Hangabtriebskraft gleich der Windwiderstandskraft.
Also gilt sin(Gefällewinkel) * g = 1/2 Rho Cw A v^2
Das "Gefälle" ist IMHO definiert als meter Höhenunterschied bezogen auf 100 m. Also ist dieses Gegenkathete / Ankathete im rechtwinkligen Dreieck, was der bekanntlich der Tangens ist. Den Winkel müsste man also aus dem Arcustangens der Steigung rausbekommen.
Folglich gilt hier:
v= Wurzel(2g*sin(atn(Gefälle))/(rho Cw A))
Viel Spass beim Rechnen, die SI Einheiten nicht vergessen (v in m/s)
In physikalischer Chemie haben wir mal abgeschätzt, wie schnell ein ICE fahren müsste, um quantenmechanisch als Welle durch eine 30 cm dicke Betonmauer zu tunneln. Nur falls sich ein Schüler über blödsinnige Rechnungen im Physikunterricht beschweren sollte *g*
SCNR, GaryK
Es ging aber um ohne Widerstände.
Und dann würde die Karre immer schneller werden, weil ja kein Verzögernder Widerstand wirkt.
Grüße Stefan
soso ice !!
stellt euch folgendes vor.
ihr fahrt in einem 8m langen panzer im rechten winkel auf einen 10m breiten graben zu der etliche meter tief ist udn eure wieterfahrt nachhaltig bremsen würde.
dazu dann der ansatz dass sich körper, die sich mit annähernder lichtgeschwindigkeit bewegen verlängern (also der dreidimensionale raum um sie verkürzt, praktische anwendung im weltraum das allseits beliebt und bekannte wurmloch)
wie schenll muss der panzer fahren ? und wieviel energie wird benötigt ?
masse findet sich im internet irgenwo ..nehmen wir beispielhaft einen leopard 2 A4
viel spaß beim rechnen
Falscher Lösungsansatz.
Setzen wir vorraus, daß der Panzer materialschonenderweise über einen Federweg von nur einem Zentimeter verfügt. Er muß etwa 15 Meter überwinden, um sicher auf der anderen Seite zu stehen. Um 1 cm tief zu fallen, benötigt ein Körper 45 Millisekunden, was bekannterweise unabhängig vom Gewicht ist. Dafür braucht der Panzer einen Speed von 15m/45*10^-3s = 333 m/s. Das ist an der Grenze zur Schallgeschwindigekeit, nicht zur Lichtgeschwindigkeit ;-)
SCNR, GaryK
den Unterschied zwischen einem Physiker und einem Ingenieur nochmal langsam erläuternd ;-)
nicht falscher ansatz sondern falsche annahme
lorentz-kontraktion
die länge eines körpers ist in abhängigkeit von dem inertialsystem zu sehen
körper sind in einem ruhesystem kürzer als in einem bewegten system
l-ruhe=v*delta t
(für die zeit die der körper braucht einen bestimmten punkt zu passieren)
l-bewegung=l-ruhe *(wurzel(1-v2/c2))
die lorentz-kontraktion ist ansatz zur lösung der zeit-dilatation die besagt das bewegte uhren langsamer gehen als ruhende, einsteins spezielle relativitätstheorie
Können wir und auf "theoretisch richtiger, aber unpraktikabler Ansatz" einigen? Ansonsten bitte ich darum, das Niveau wieder runterzuziehen. Quantenmechanische Betrachtungen in einem Opelforum glaubt einem doch keine Sau.
SCNR, GaryK
Physikalische Chemie VI (Quantenmechanik) etwas verdrängt habend.
PS: Wenn der 10m Graben als Energiebarriere betrachtet wird... wie wahrscheinlich ist eigentlich ein Tunneleffekt bei der Lorenz-Grenzgeschwindigkeit in diesem Fall? Hypothetisch kann bereits vor deiner Raumkontraktion ein Tunnelereignis eintreten. Mathematisch gesehen ist die Wahrscheinlichkeit übrigens auch bei V=1 km/h von Null verschieden ;-)
Und zum Ende noch ein tiefsinniger:
Q: Was hat ein Geisteswissenschaftler mit einem Mathematiker gemeinsam?
A: Beide können Ihre Arbeit mit Papier und Bleistift verrichten.
Q: Und was ist dann der Unterschied?
A: Der Mathematiker braucht auch einen Papierkorb.
Ich finde solche Aufgaben sehr sinnvoll. Geht doch mal in eine Physikstunde - der Graus! Manche Schüler schaffen es vielleicht noch, eine skizzierte Aufgabe zu lösen, die meisten aber sind mit einer Textaufgabe völlig überfordert. Viele verstehen nicht mal die Aufgabe! Furchtbar! Und dafür gibt's dann Abitur? Dass ich nicht lache!!
Ich finde es gut, dass die meisten hier wenigstens wissen, DASS es einen Energieerhaltungssatz gibt. Das übertrifft so manches Gymnasium! Deutschland, vielleicht gibt es noch Rettung.
Uli
Ganz meine Meinung, aber ich hab da mal ne Frage, wer verdammt nochmal war Beethoven, also ich glaube das war doch der havyMetal Sänger aus den 70er´n gelle 😁 😁 😁 😁
Spass muss sein
also, jetzt bekomm ich kopfschmerzen.
die aufgabe mit dem panzer und der lorentz-kontraktion stinkt bis zum himmel, mal ganz davon abgesehen, dass die aufgabenstellung totaler nonsens ist.
stellen wir uns mal vor, wir beobachten die situation nicht vom panzer aus, sondern stellen uns neben den graben. nun kommt der panzer mit 0,6c an (k=0,8). seine eigenlänge von 8m werden wir nun kontrahiert(!!!) sehen auf l'=8m*0,8=6,4m. oooops. wenn wir aber auf dem panzer sitzen werden wir unsere umgebung kontrahiert wahrnehmen, den graben nämlich auf s'=10m*0,8=8m. nu haben wir aber ein problem, was?
mal alle anderen gesetze der physik außen vor lassend wird der panzer für den einen beobachter rüberkommen, für den anderen nicht. was sagt uns das? wir haben einen völlig blödsinnigen lösungsansatz.
achja, @ mwollf139: "körper sind in einem ruhesystem kürzer als in einem bewegten system"
aua... wenn du das schon so formulierst dann solltest du auch genau sagen, wo wir synchronisierte uhren haben und wo welcher beobachter ist, denn allgemein ist dieser satz falsch.
also, wenn schon einstein, dann richtig.
aber mal nebenbei zum thema physik-unterricht am gymnasium. ich sitze im lk und halte zusammen mit einem anderen die spitze bei 1+, weil das die beste note ist, die man uns nun mal geben kann, ok. aber nur aus einem ganz einfachen grund: damit der rest des kurses auch mal über 5 hinauskommt. realistisch eingeschätzt lägen wir beide bei etwa 2, wie mir meine lehrerin ein mal eröffnet hat.
so viel zum thema bildungsniveau... 🙁
@elessar
ich fand bis jetzt die lösungsansätze alle richtig gut
und du hast recht..natürlich haben wir ein problem wenn wir uns a) auf dem panzer in relation zum graben
oder b) im graben in relation zum sich bewegenden panzer
befinden
und bewegte uhren gehen langsamer aus sicht der inertialsystem das ruht ..aber wo gibt es das schon ?!
wenn ich mich auf der sich bewegendne uhr befinde, bewegt sie sich für mich ?? ich glaube nicht ..also lässt sich dort keine zeitdilatation feststellen. uns fehlt der bezugspunkt
ist halt alles relativ ?! oda ?!
p.s. ich hab mein lk-physik bereits vor 6 jahren abgeschlossen , allerdings nur mit 2+
bestandteil der abi-prüfung war übrigens ebenjene aufgabe
deren lösung es war das der panzer den graben nicht
überwinden kann, relaitivistisch gesehen, eben weil es den widerspruch gibt das der panzer kürzer oder der graben länger wird
p.p.s wenn man sich auf dem bewegten körper befindet ist dieser länger als wenn man die länge des sich bewegenden körper aus einem ruhenden system heraus betrachtet
sollten sich hier irgendwelche widersprüche finde so bin ich nciht haftbar zu machen, wendet euch an diesen knilch der was mit seiner cousine hatte und wegen einer 6 inmathe mal sitzengeblieben ist und dann die einfaceh und spezielle relativitätstheorie verfasst hat
oder zweitens an mein frauchen das mich heut so früh geweckt hat und mir keinen vernünftigen kaffe zum aufwachen gibt
;-)))
jungs seht das nciht so eng !!
apropos
@elessar
gibt es bei euch im lk mädchen ?? bei uns gab es eine, die dann das abitur mit 1,1 abschnitt !! die arbeitet jetzt bei ibm in stuttgart udn hat reingarnichtsmehr mit der materie zu tun