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Freier Fall: Formeln, Geschwindigkeit und Experimente

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Marie

12.3.2021

Physik

Freier Fall und Realer Fall

Freier Fall: Formeln, Geschwindigkeit und Experimente

Der freie Fall und Strömungswiderstand: Grundlagen und Formeln

Ein umfassender Überblick über die Physik des freien Falls und des Strömungswiderstands, einschließlich wichtiger Formeln, Gesetze und Cw-Werte für verschiedene Körperformen.

• Die Freier Fall Formel beschreibt die Bewegung eines Objekts unter dem alleinigen Einfluss der Schwerkraft.
• Luftwiderstand beeinflusst reale Fallbewegungen und wird durch die Freier Fall mit Luftwiderstand Formel berücksichtigt.
• Der Cw-Wert (Strömungswiderstandskoeffizient) ist entscheidend für die Berechnung des Luftwiderstands verschiedener Körperformen.
• Praktische Anwendungen reichen von der Fallschirmkonstruktion bis zur Aerodynamik von Fahrzeugen und Flugzeugen.

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12.3.2021

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Physik

317

12. März 2021

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Freier Fall: Formeln, Geschwindigkeit und Experimente

M

Marie

@marieslernzettel0

Der freie Fall und Strömungswiderstand: Grundlagen und Formeln

Ein umfassender Überblick über die Physik des freien Falls und des Strömungswiderstands, einschließlich wichtiger Formeln, Gesetze und Cw-Werte für verschiedene Körperformen.

• Die Freier Fall Formelbeschreibt die Bewegung eines Objekts unter... Mehr anzeigen

FORMELN
Freier Fall:
V= Geschwindigkeit
Se Strecke (Höhe)
t-Zeit
g=0
- Ortsfaktor (wenn nicht angegeben +9,81m/s²)
Zeit-Weg-Gesetz: sg.t²
Ze

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Freier Fall und Strömungswiderstand: Grundlegende Formeln und Konzepte

Der freie Fall ist ein fundamentales Konzept in der Physik, das die Bewegung von Objekten unter dem alleinigen Einfluss der Schwerkraft beschreibt. In der Realität wird diese Bewegung jedoch oft durch Luftwiderstand beeinflusst, was zu komplexeren Berechnungen führt.

Formeln für den freien Fall

Die grundlegenden Formeln für den freien Fall ohne Luftwiderstand lauten:

  1. Zeit-Weg-Gesetz: s = 1/2 g · t²
  2. Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz: v = g · t

Hierbei steht s für die zurückgelegte Strecke Ho¨heHöhe, v für die Geschwindigkeit, t für die Zeit und g für die Erdbeschleunigung ca.9,81m/s2aufderErdoberfla¨checa. 9,81 m/s² auf der Erdoberfläche.

Vocabulary: Der Ortsfaktor g ist die lokale Erdbeschleunigung, die je nach geografischer Lage leicht variieren kann.

Freier Fall mit Luftwiderstand

In der Praxis wirkt auf fallende Objekte Luftwiderstand, der durch die Formel für die Luftreibungskraft beschrieben wird:

FLR = 1/2 · Cw · A · ρL · v²

Dabei ist Cw der Strömungswiderstandskoeffizient, A die Angriffsfläche, ρL die Luftdichte und v die Fallgeschwindigkeit.

Highlight: Die Berücksichtigung des Luftwiderstands ist entscheidend für realistische Berechnungen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder großen Objekten.

Cw-Werte und ihre Bedeutung

Der Cw-Wert Stro¨mungswiderstandskoeffizientStrömungswiderstandskoeffizient ist ein Maß für die aerodynamische Effizienz eines Körpers. Die Tabelle im Dokument zeigt Cw-Werte für verschiedene Körperformen:

  • Halbrohr konkaveSeitekonkave Seite: 2,3
  • Rechteckplatte: 2,0
  • Fallschirm: 1,33
  • Mensch stehendstehend: 0,78
  • Kugel: 0,45
  • Stromlinienkörper: 0,04

Example: Ein Fallschirm hat einen hohen Cw-Wert von 1,33, was zu einem starken Luftwiderstand und damit zu einer langsamen, kontrollierten Fallbewegung führt.

Praktische Anwendungen

Die Kenntnis dieser Formeln und Werte ist essentiell für verschiedene Anwendungen:

  1. Berechnung von Fallzeiten und -geschwindigkeiten
  2. Design von Fallschirmen und anderen Luftfahrtgeräten
  3. Optimierung der Aerodynamik von Fahrzeugen und Flugzeugen
  4. Analyse von Sportbewegungen z.B.Skispringen,Turmspringenz.B. Skispringen, Turmspringen

Definition: Die Reynolds-Zahl ReRe ist eine dimensionslose Kennzahl, die das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften in einer Strömung beschreibt und für die Bestimmung des Strömungsverhaltens wichtig ist.

Diese Formeln und Konzepte bilden die Grundlage für das Verständnis und die Berechnung von Fallbewegungen und Strömungswiderständen in der Physik und im Ingenieurwesen.

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Hans T

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