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Bewegung eines Körpers in der Luft - 1 mögliche Antworten
Der Auftrieb ist vernachlässigbar, wenn das Verhältnis gilt, wobei die Dichte ist. Beispielsweise lässt sich der Auftrieb von Luftballons in der Luft oder von Menschen im Wasser nicht vernachlässigen. Die Auftriebskraft ist: wobei das Volumen des Körpers ist, seine Dichte und die Dichte des verdrängten Mediums. Wir definieren als Auftriebsbeschleunigung. Damit erhalten wir für die gesamte Kraft: wobei als angepasste Fallbeschleunigung bezeichnet wird. Die Lösung für diese Differentialgleichung ist dann analog zum freien Fall: Zu beachten ist, dass auch negativ sein kann, falls. Fall mit Stokes-Reibung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Kräfte am fallenden Körper mit Stokes-Reibung Bei kleinen Geschwindigkeiten ist die Reibung proportional zur Fallgeschwindigkeit: mit einem Reibungskoeffizienten. Die Bewegungsgleichung in z-Richtung (vertikal) lautet daher bzw. Diese Gleichung führt zu den Ausdrücken für die Geschwindigkeit und für die Höhe. Sowohl die Geschwindigkeit als auch die zurückgelegte Strecke des fallenden Gegenstands hängen von seiner Masse ab, was der Alltagserfahrung entspricht.
Ziel dieser Aufgabe ist, die Fallbewegung verschiedener Körper mit der Videoanalyse auszuwerten. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Bewegung zu modellieren. Dazu wird zunächst die Bewegung einer kleinen Metallkugel (deren Luftwiderstand vernachlässigt wird) mit Hilfe der Videoanalyse ausgewertet und mit der modellierten Bewegung verglichen. Als zusätzliche Aufgabe kann dann im Vergleich dazu in einem weiteren Versuch der Einfluss des Luftwiderstandes untersucht werden. Dazu wird eine Muffin-Tüte aus der gleichen Höhe fallen gelassen und die Bewegung ebenso wie oben analysiert und verglichen. Nach dem Start des Programmes wählt man zunächst eine eindimensionale Bewegung und vergibt einen Namen. Der Rest ist fast selbsterklärend: Im Fallturm in Bremen 1 können Versuche für kurze Zeit (ca. 4. 7 s) in der Schwerelosigkeit durchgeführt werden. Dabei wird eine 147 m hohe Röhre evakuiert und die Experimentierkapsel entweder fallen gelassen oder senkrecht nach oben geschossen (damit kann die Untersuchungsdauer nahezu verdoppelt werden).
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