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> Aufgabe:

Jemand lässt versehentlich seine Digitalkamera von der Aussichtsplattform des Donauturms (h0 = 252m) senkrecht nach unten fallen. Die Fallbewegung kann durch Vernachlässigung des Liftwiderstandes mithilfe der Funktion

t=Zeit in s

g=9.81 m/s2

h (t)= Höhe in m zum Zeitpunkt t

h(t) = h— 0.5 * g* t2




Problem/Ansatz: Wie berechne ich nach welcher Zeit die Kamera auf den Boden aufschlägt und wie berechnet man die Aufprallgeschwindigkeit?

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h(t) = h0 - 0.5·g·t^2

h(t) = 252 - 0.5·9.81·t^2 = 0 --> t = 7.168

Die Kamera knallt nach ca. 7.168 s auf dem Boden auf.

v(t) = h'(t) = - 9.81·t

v(7.168) = - 9.81·7.168 = - 70.32

Die Aufprallgeschwindigkeit beträgt etwa 70.32 m/s = 253.2 km/h

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Aloha :)

In dem Moment, wo die Kamera auf den Boden prallt, ist ihre Höhe gleich Null. Die Fallzeit \(T\) erhältst du daher als Lösung der folgenden quadratischen Gleichung:

$$\left.0\stackrel!=h(T)=h_0-\frac g2\,T^2=252\,\mathrm m-\frac{9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}}{2}\cdot T^2\quad\right|\cdot2$$$$\left.0=504\,\mathrm m-9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}\cdot T^2\quad\right|+9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}\cdot T^2$$$$\left.9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}\cdot T^2=504\,\mathrm m\quad\right|\colon9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}$$$$\left.T^2=\frac{504\,\mathrm m}{9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}}=51,376\,\mathrm s^2\quad\right|\sqrt{\cdots}$$$$T=7,17\,\mathrm s$$

Beim Aufprall hat die Kamera ihre Geschwindigkeit durch \(7,17\,\mathrm s\) freien Fall gewonnen:$$v=g\cdot T=9,81\frac{\mathrm m}{\mathrm s^2}\cdot7,17\,\mathrm s=70,32\,\frac{\mathrm m}{\mathrm s}$$Wenn du die Geschwindigkeit noch in Kilometer pro Stunden angeben möchtest, musst du das Ergebnis mit \(3,6\) multiplizieren, also \(253,14\,\frac{\mathrm{km}}{\mathrm h}\)

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Man kann auch anders herum berechnen.

Wann erreicht ein Gegenstand vom Boden aus in die
Höhe geschossen bei einer Beschleunigung von a = 9.81
die Höhe 252 m

h ( t ) = 9.81 / 2 * t^2 = 252 m

t = 7.17 sec

v = a * t = 9.81 * 7.17 = 70.34 m/s

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Die Aufschlaggeschwindigkeit kannst du mit v=√(2*g*h) ausrechnen.

Bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung aus der Ruhe heraus gilt:

h=s=0,5*v*t

Also t=2*h/v.

Jetzt musst du nur noch die Werte einsetzen.

:-)

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