Fall- und Wurfbewegungen - erdanziehungskraft

Question

Hey Zusammen,

Ich verzweifele gerade an einer kompletten Aufgabe und ich weiß einfach nicht, wie ich die Klausur übermorgen bestehen soll. Kann mir bitte jemand weiterhelfen? Beziehungsweise mir einfach nur erklären, wie man diese Aufgaben löst, damit ich überhaupt ein Stück weiterkomme...
Die Aufgabe lautet: Ein Bergwanderer gelangt an den oberen Rand einer tiefen Schlucht. Um die Tiefe der Schlicht abzuschätzen, lässt er einen 80g schweren Stein in die Schlucht falen und stellt mithilfe seiner Digitaluhr fest, dass er nach 4,8s den Aufprall des Steins hört.
1.1 Berechnen Sie näherungsweise die Tiefe der Schlucht.
1.2 Berechnen Sie die Kraft, mit der der Stein unten aufschlägt.
1.3 Was ändert sich an der Aufschlagkraft, wenn die Schlucht tiefer ist?

Ich habe absolut keinen Plan, wie ich vorgehen soll.

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1.1) würde man die Antwort so lauten:

s=g/2*t^2
= 9,81 m/s / 2 * 4,8s = 23, 54m (Luftwiderstand ausgelassen)

1.2)

F= m*a = 80g * 4,8s = 384 N ?

1.3) Die Auschlagkraft würde konstant werden, weil sich der Luftwiderstand und die Kraft vom Stein ausgleichen.

So etwa richtig?

Answer 1

zu 1.1:
Quadrieren der Zeit vergessen!

zu 1.2:
F = m*a ist richtig, aber a ist eine Beschleunigung, und keine Zeit!

zu 1.3:
Wenn der Stein nach 4,8 Sekunden bereits seine konstante Endgeschwindigkeit erreicht hätte (Luftreibung berücksichtigt), dann wird die Kraft beim Aufschlag tatsächlich nicht größer, wenn die Schlucht tiefer ist. Wenn der Stein aber nach 4,8 Sekunden noch nicht seine Endgeschwindigkeit erreicht hat, wird er beim Fall in eine tiefere Schlucht noch schneller, und damit wird auch die Aufprallkraft größer.

Generell stellt sich die Frage, ob mit oder ohne Luftreibung zu rechnen ist. Die Formel, die Du bei 1.1 verwendet hast, gilt nur für den Fall, dass man die Luftreibung vernachlässigt. Bei 1.1 ohne Luftreibung zu rechnen, und bei 1.3 dann plötzlich mit Luftreibung zu argumentieren ist daher nicht ganz konsequent.