Es ist bekannt, dass Objekte mit unterschiedlicher Masse mit der gleichen Geschwindigkeit fallen, wenn Sie eine Feder fallen lassen und Kokosnuss die Kokosnuss schneller fällt. Warum?

Antworten:

Hier müssen Sie den Widerstand der Luft berücksichtigen!

Erläuterung:

Das Objekt würde in Abwesenheit von Luft genau im gleichen Maße fallen und gleichzeitig den Boden erreichen. Die Luft macht es schwierig, weil sich ein Widerstand entgegenstellt, der im Fall der Feder seine Bewegung stört.

Versuchen Sie das folgende Experiment, um dies zu sehen.

Nimm ein Buch und eine Folie:

Zuerst lassen Sie die beiden nebeneinander fallen. Sie werden sehen, dass das Buch scheinbar schneller fällt (und tatsächlich den Boden zuerst erreichen sollte).

Legen Sie nun das Papier oben auf das Buch und lassen Sie beide fallen. Die Wirkung der Luft auf das Papier wird vom Großteil des Buches "aufgehoben", so dass sie jetzt beide gleichzeitig den Boden erreichen!

Antworten:

# "Wegen Luftwiderstand." #

Erläuterung:

# "Die Feder hat eine größere Oberfläche pro Gewichtseinheit." #

# "So hat die Feder einen größeren Luftwiderstand." #

# "Die meisten Formeln, die unter die Schwerkraft fallen, vernachlässigen die Luft" #

#"Widerstand."#

# "Ohne Luftwiderstand:" #

#F = m * a = m * {dv} / dt = - m * g #

# => a = - g #

# => {dv} / dt = -g #

# => v = v_0 - g * t #

# => dx / dt = v_0 - g * t #

# => x = x_0 + v_0 * t - g * t ^ 2/2 #

# "Mit Luftwiderstand:" #

#F = m * a = m * {dv} / dt = c * v ^ 2 - m * g #

# "(c ist eine Konstante, die ua vom Cx des Objekts abhängt)" #

# "Eine Kokosnuss hat eine niedrigere Cx als die Form einer Feder." #

# "Der Cx wird als Widerstandsbeiwert bezeichnet." #

Antworten:

Siehe Antwort unten

Erläuterung:

Zwei Objekte, auf die nur die Schwerkraft wirkt, fallen mit der gleichen Beschleunigung ab #g = 9,8 m / s ^ 2; g = 32,2 (ft) / s ^ 2 # und wird daher zur gleichen Zeit den Boden treffen.

Wenn Sie eine Feder fallen lassen, wirkt der Luftwiderstand auf alle Oberflächen der Feder. Dadurch verlangsamt sich die Feder.

Der Luftwiderstand hängt von zwei Faktoren ab: der Geschwindigkeit des Objekts (beispielsweise durch Abwerfen erhöht) und seiner Oberfläche.