Waag­rech­ter Wurf

Ma­te­ria­li­en:

• Smart­pho­ne & Sta­tiv
• Lap­top (mit Tra­cker und New­ton II)
• Li­ne­al
• Darda-Auto
• An­lei­tung: Vi­deo­ana­ly­se mit Tra­cker

Auf­ga­ben­stel­lung:

Ziel die­ser Auf­ga­be ist, den waag­rech­ten Wurf als zwei­di­men­sio­na­le Be­we­gung zu un­ter­su­chen. Dafür soll die Be­we­gung eines Darda-Autos auf­ge­nom­men wer­den und dar­aus die Be­we­gungs­glei­chun­gen mit Hilfe einer Vi­deo­ana­ly­se er­stellt wer­den. Die Be­we­gung soll dann mit der mo­del­lier­ten Be­we­gung für den waag­rech­ten Wurf ver­gli­chen wer­den. Hier kann z.B. die Fra­ge­stel­lung lau­ten, wie groß der Ein­fluss der Luf­t­rei­bung beim Darda-Auto ist.

Dar­auf auf­bau­end be­steht die Mög­lich­keit (wenn noch Zeit und Lust be­steht), eine Film­sze­ne aus James Bond auf Glaub­wür­dig­keit zu un­ter­su­chen. Dazu steht das wei­ter unten ab­ge­druck­te Ar­beits­blatt zur Ver­fü­gung.

Hin­wei­se:

Auf­nah­me des Vi­de­os:

• Bei der Auf­nah­me des Vi­de­os ist dar­auf zu ach­ten, dass die Be­we­gung in der glei­chen Ebene statt­fin­det wie die auf­ge­häng­te Skala (Li­ne­al).
• Wäh­len Sie die Bild­qua­li­tät des Vi­de­os nicht zu hoch.
• Man­che Smart­pho­nes er­lau­ben High-Speed-Auf­nah­men. In die­sem Fall muss in den Ein­stel­lun­gen die Bild­ra­te nach­ge­se­hen wer­den und diese in Tra­cker rich­tig ein­ge­stellt wer­den (s. rechts)
• Die Aus­wer­tung mit Hilfe des Au­to­tra­ckers wird da­durch er­leich­tert, dass das Bild mög­lichst kon­trast­reich ist (also: bei hel­len Kör­pern ist ein dunk­ler Hin­ter­grund zu wäh­len usw.)

Ab­bil­dung 1: Screen­shot © Dou­glas Brown Tra­cker Video Ana­ly­sis, 2017; http://​phys­lets.​org/​tra­cker/; [CC BY-NC-SA 3.0]

Waag­rech­ter Wurf

Im James-Bond-Film „Gol­den Eye“ stürzt sich James Bond in einer Szene wag­hal­sig hin­ter einem stür­zen­den Flug­zeug hin­ter­her um sei­nen Ver­fol­gern zu ent­kom­men.

Ziel:

Es soll un­ter­sucht wer­den, ob es über­haupt mög­lich ist, dass James Bond das Flug­zeug er­rei­chen kann.

Daten aus dem Film (als Grund­la­ge der Über­le­gun­gen):

• James Bond stürzt dem sich im waag­rech­ten Flug be­find­li­chen Flug­zeug zwei Se­kun­den nach des­sen Ver­las­sen der Klip­pe hin­ter­her
• Das Flug­zeug ver­lässt die Klip­pe mit einer ho­ri­zon­ta­len Ge­schwin­dig­keit von v₀ = 34 m/s
• James Bond er­reicht das Flug­zeug nach etwa 22 Se­kun­den

Die für James ver­än­der­li­chen Grö­ßen sind:

• Seine ho­ri­zon­ta­le An­fangs­ge­schwin­dig­keit
• (Sein Luft­wi­der­stands­wert)

Vor­ge­hen:

Um die Frage, ob James Bond das Flug­zeug er­rei­chen kann, zu be­ant­wor­ten könnt ihr eine (oder beide) der fol­gen­den Vor­ge­hens­wei­sen nut­zen:

• Un­ter­sucht die Be­we­gung mit Hilfe des Pro­gram­mes New­ton II, mit des­sen Hilfe ihr Vor­aus­sa­gen über die Be­we­gun­gen von Flug­zeug und James Bond ma­chen könnt.
• Über­legt euch einen Ver­such, mit des­sen Hilfe ihr den waag­rech­ten Fall un­ter­su­chen könnt, wer­tet die­sen aus und zieht da­durch Rück­schlüs­se auf die Film­se­quenz.
• Gebt bei bei­den Mög­lich­kei­ten an, wie gut eure Er­geb­nis­se sind und an wel­chen Stel­len ihr Nä­he­run­gen be­nutzt habt!

Auf­ga­ben:

1. Be­schrei­be den Flug des Flug­zeugs in Wor­ten!
2. Über­prüft eure Be­schrei­bung mit Hilfe eines Ver­su­ches oder einer Mo­del­lie­rung!
3. Wie­der­holt Auf­ga­ben 1) und 2) für James Bond. Gehe bei den Über­le­gun­gen auf den Ein­fluss ver­schie­de­ner ho­ri­zon­ta­ler An­fangs­ge­schwin­dig­kei­ten von James Bond ein!
4. Er­stellt einen Be­richt, in dem ihr auf Grund­la­gen eurer ge­mach­ten Er­geb­nis­se an­gebt, ob es in euren Wor­ten mög­lich ist, dass James Bond das Flug­zeug er­rei­chen kann!

Waag­rech­ter Wurf: Her­un­ter­la­den [docx][172 KB]

Wei­ter zu En­er­gie­er­hal­tung beim Fa­den­pen­del