Mechanik Luftreibungskraft < Mechanik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 20:20 Di 17.02.2009 | | Autor: | hase-hh |
| Aufgabe | Ein Fallschirm fällt vertikal mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 km/h (m = 79 kg).
Wie groß ist die Luftreibungskraft?
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Moin, ich denke, ich müsste das Ganze mit den Formeln
F = m*a bzw. F = m*g sowie v= a*t ausrechnen können. Allerdings sind mir da gerade Zweifel gekommen.
Denke,dass ich das Ganze ohne die Reibungsformel berechnen kann...
[mm] F_L [/mm] = [mm] F_G [/mm] - F
bzw. [mm] F_L [/mm] = m*g - m*a
[mm] F_L [/mm] = m*(g-a)
Aber wie rechne ich a aus? Ist a nicht gleich null,da sich der Fallschirm mit konstanter Geschwindigkeit bewegt?
Danke & Gruß
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:48 Di 17.02.2009 | | Autor: | prfk |
Moin
Das Problem bei deinem Weg, siehts du ja am Endel selbst ein. Es kann keine Kraft auf den Fallschirm wirken die nicht irgendwie aufgehoben wird, sonst würde er ja beschleunigt werden. Dies sieht die Aufgabenstellung aber nicht vor.
Es wirkt also die Erdanziehungskraft, sowie die Luftreibungskraft. Beide Kräfte müssen sich aufheben, also gleich groß sein.
Für die Anziehungskraft wirkt [mm] F_{g}= m\cdot [/mm] g
Die Luftreibungskraft [mm] F_{L}, [/mm] leiten wir mit Hilfe der Energie her.
Hierbei gilt [mm] E_{L} [/mm] = [mm] F_{L}* [/mm] s, wobei s der Weg, [mm] E_{L} [/mm] die benötigte Energie ist.
Des weiteren gilt für die kinetische Energie [mm] E_{kin}= \bruch{1}{2}\cdot m_{L}\cdot v^{2}. [/mm]
Setzt man jetzt für die Masse der Luft [mm] m_{L} [/mm] = [mm] A\cdot\delta\cdot [/mm] s wobei [mm] \delta [/mm] die Dichte der Luft, A der Querschnitt der Schrims und s eine Strecke die man zurücklegt ist, so erhält man durch zusammenführen:
[mm] E_{kin}= \bruch{1}{2}\cdot A\cdot\delta\cdot [/mm] s [mm] \cdot v^{2}. [/mm]
Setzt man weitehin [mm] E_{kin} [/mm] = [mm] E_{L}, [/mm] so erkennt man dass für [mm] F_{L} [/mm] durch kürzen von s gilt:
[mm] F_{L}= \bruch{1}{2}\cdot A\cdot\delta \cdot v^{2}. [/mm]
Diese Karft, ist allerdings für eine Kreisscheibe (was bei einem Fallschirm ja in etwas hinkommen kann). Bei anderen Körpern, muss die Kraft noch mit einem Luftwiderstandsbeiwert [mm] c_{w} [/mm] multipliziert werden.
Ich hoffe ich konnte mich verständlich machen :)
Gruß
prfk
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