Schiefe ebene - freier Fall

Hallo,

eine Dose hat am ende einer schiefen ebene die geschwindigkeit 3m/s (parallel zur ebene mit winkel 17,8°) und fällt nun hinunter (h=10m). Wie lange ist sie in der Luft?

habe mit der aufgabe irgendwie ein problem. einerseits kann ich doch sagen, dass ihr beschleunigung in y-Richtung 9,81m/s² ist und ihre GEschwindigkeit sin17,8*3 = 0,91. dann wäre t = v/a = 0,092 sec.
ist aber irgendwie unrealistisch und die 10 m höhe hab ich auch nicht mitdrinnen.
wo ist denn mein denkfehler hier? wieso muss man das anders rechnen?

Hossa :smile:

eine Dose hat am ende einer schiefen ebene die geschwindigkeit
3m/s (parallel zur ebene mit winkel 17,8°) und fällt nun
hinunter (h=10m). Wie lange ist sie in der Luft?

Du musst zunächst ausrechnen, welche Anfangsgeschwindigkeit v0 die Dose in Fallrichtung hat. Bei 17,8° Neigungswinkel der Ebene gilt:

v_0=3,\text{m/s}\cdot\sin\left(17.8^o\right)=0.9171,\text{m/s}

Ohne Anfangsgeschwindigkeit v0 und mit Erdbeschleunigung g würde für die Fallhöhe h(t) das Weg-Zeit-Gesetz gelten:

h_1(t)=\frac{1}{2},gt^2

Mit Anfangsgeschwindigkeit v0 aber ohne Erdbeschleunigung wäre der zurückgelegte Weg nach der Zeit t gleich:

h_2(t)=v_0,t

Beide Bewegungen überlagern sich, so dass gilt:

h=h(t)=h_1(t)+h_2(t)=\frac{1}{2},gt^2+v_0,t

Das ist eine quadratische Gleichung in t:

\frac{1}{2},gt^2+v_0,t-h=0

t^2+\frac{2v_0}{g},t-\frac{2h}{g}=0

Da die Zeit positiv sein muss, folgt als einzige sinnvolle Lösung:

t=-\frac{v_0}{g}+\sqrt{\frac{v_0^2}{g^2}+\frac{2h}{g}}

Jetzt kannst du deine Werte einsetzen:

t=-\frac{0.9171,\text{m/s}}{9.81,\text{m/s}^2}+\sqrt{\left(\frac{0.9171,\text{m/s}}{9.81,\text{m/s}^2}\right)^2+\frac{2\cdot10,\text{m}}{9.81,\text{m/s}^2}}\approx1.337,\text{s}

Viele Grüße

Hasenfuß