Ar­beits­blatt 3

Luft­wi­der­stands­kraft-Übun­gen

1. Der Au­to­mo­bil­her­stel­ler To­yo­ta er­reicht mit sei­nem Mo­dell Prius einen c _W -Wert von 0,25 bei einer Stirn­flä­che von 2,3 m².
   Der stol­ze Be­sit­zer eines Prius fährt per Tem­po­mat mit der kon­stan­ten Ge­schwin­dig­keit von 120 km/h auf der Au­to­bahn.
   1. Be­rech­net die Luft­wi­der­stands­kraft bei die­ser Ge­schwin­dig­keit. Nun kommt ein schwa­cher bis mä­ßi­ger Wind ent­ge­gen der Fahrt­rich­tung auf (v _Wind ≈ 30 km/h).
   2. Be­stimmt nun die auf den PKW ein­wir­ken­de Luft­wi­der­stands­kraft.
   3. Be­grün­det kurz, wes­halb der Tem­po­mat nun etwas mehr Gas gibt.
2. Rechts siehst Du das Foto der Fall­be­we­gung eines Pa­pier­trich­ters unter Stro­bo­skop­be­leuch­tung. Der Pa­pier­trich­ter hat eine Quer­schnitts­flä­che von 110 cm² und be­sitzt eine Masse von 9,0 g. Die Stro­bo­skopf­re­quenz liegt bei 11,5 Hz.
   Die bei­den letz­ten Po­si­tio­nen zei­gen den Pa­pier­trich­ter mit der Grenz­ge­schwin­dig­keit. Er­mitt­le die Grenz­ge­schwin­dig­keit und be­stä­ti­ge, dass der c _W -Wert des Pa­pier­trich­ters bei circa 0,8 liegt.
3. Mit noch un­ge­öff­ne­tem Schirm kann ein Fall­schirm­sprin­ger Ge­schwin­dig­kei­ten bis ma­xi­mal 55 m/s er­rei­chen.
   1. Schätzt die Luft­wi­der­stands­kraft auf einen Fall­schirm­sprin­ger bei die­ser Ge­schwin­dig­keit ab
   2. Schätzt ab, um wel­chen Fak­tor sich die Luft­wi­der­stands­kraft kurz nach dem Öff­nen des Schirms än­dert.
   3. Be­schreibt und be­grün­det den Ver­lauf der Ge­samt­be­we­gung des Sprungs (also vom Ab­sprung aus einem He­li­ko­pter bis zum Auf­kom­men auf dem Boden). Teilt hier­zu den Sprung in sinn­vol­le Pha­sen ein.
   4. Skiz­ziert ein t-v-Dia­gramm der Ge­samt­be­we­gung, wenn die kon­stan­te Fall­ge­schwin­dig­keit des Sprin­gers mit ge­öff­ne­tem Schirm bei ca. 6 m/s liegt.

Sky­di­ving; Vie­rer-For­ma­ti­ons­sprung		Foto: Mi­cha­el Hoef­ner, (CC), Wi­ki­pe­dia

Luft­wi­der­stands­kraft-Übun­gen: Her­un­ter­la­den [docx] [700 KB]