physik mechanik freier fall

Question

Regentropfen bilden sich in einer Wolke in1700 m Höhe. Mit welcher Geschwindigkeitwürden sie auf der Erde aufschlagen, wenn sie nicht durch die Luft abgebremst würden?Wie lange sind die Tropfen unterwegs?

Die Aufgabe birgt an sich keine Problematik. Mit h = 1/2  * g *t^2 + v0*t+h0   den ersten Teil ausrechnen. t dann in v = g*t+v0 einsetzen und man hat das Ergebnis.
Der Leiter meiner Vorlesung bezeichnet nun aber das Erhebnis als negativ (meins 186 ms^-1 , seins -186ms^-1).
Ich kann seiner Denkweise folgen, da der Tropfen (man stelle sich ein Koordinatensystem vor) nach unten fällt. Aber der Tropen hat ja nicht -Geschwindigkeit. Eine Geschwindigkeit ist für mich größergleich null und laut meiner Rechnung ist das auch richtig.

Fehlt mir ein Denkansatz ?

Answer 1

> da der Tropfen (man stelle sich ein Koordinatensystem vor) nach unten fällt.

Es ist willkürlich gewählt, dass "nach unten" negativ ist.

> Aber der Tropen hat ja nicht -Geschwindigkeit.

Das kommt auf das Koordinatensystem  an, dass du dir vorgestellt hast.

> Eine Geschwindigkeit ist für mich größergleich null

Geschwindigkeit ist ein Vektor, hat also eine Richtung und einen Betrag. Der Betrag ist ≥ 0. Die Richtung kann bei der Aufgabe  "nach unten" oder "nach oben" sein. Je nach dem, wie du das Koordinatensystem gewählt hast, wird das durch ein negatives oder ein positives Vorzeichen gekennzeichnet werden. Bei ganz abstruser Wahl des Koordinatensystems kann es sogar notwendig sein, mit dreidimensionalen Vektoren zu rechnen.

> Mit h = 1/2  * g *t² + v0*t+h0   den ersten Teil ausrechnen.

Welche Werte hast du da eingesetzt?

Comments

Also benutzt er hier Vorzeichen für sein eigenes Gedankenkonstrukt ?

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Ja. Und dieses Gedankenkonstrukt nennt man "Koordinatensystem" oder auch (da es sich um gradlinige Bewegng handelt) "Zahlengerade".

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Ich danke für die Aufklärung :) 

Mein Kopf kann sich nun endlich um andere Wirrungen kümmern.

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Mir ist aufgefallen, dass ich nicht auf deine Frage , ich zitiere:

> Mit h = 1/2  * g *t² + v0*t+h0   den ersten Teil ausrechnen.

Welche Werte hast du da eingesetzt?
, geantwortet habe.

t errechne ich indem ich,wie du sicher weißt folgendermaßen auflöse.

h0(t1)=0= 1/2 * g *t^2 +h0
=  √2*h/g
= √ 2* 1700m/10ms^-1
= 18,430 s

worauf deine Frage wahrschheinlich hinausläuft ist : was das v0 da zu suchen hat.
v0 entfällt
Liebe Grüße

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Für mich ist das v0 eine Ableitung/Eselsbrücke zur Formel des senkrechte Wurfes nach oben, in dieser Rechnung brauch ich v0 nicht  

Ich hoffe ich verwirre nicht mit meiner Denkweise :)

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> 0 = 1/2 * g *t² +h0

Du hast damit festgelegt, das h=0 der Ort des Aufschlags des Tropfens auf der Erdoberfläche ist.

Lösungen dieser Gleichung sind t = -√(-2h₀/g) und t = √(-2h₀/g).

Die Lösung t = -√(-2h₀/g) ist irrelevant, da die Aufgabenstellung t ≥ 0 verlangt.

Die Lösung t = √(-2h₀/g) ist nur dann sinnvoll, wenn -2h₀/g ≥ 0 ist. Dazu muss entweder h₀ ≤ 0 sein, oder g ≤ 0 sein. Du musst dein Koordinatensystem also so orientieren, dass entweder die Abwurföhe die Koordinate -1700 bekommt, dann hat die Erdbeschleunigung einen  Wert von 10m/s² weil sie in die positive Richtung zeigt (von -1700 nach 0). Oder so dass die Erdbeschleunigung einen Wert von -10m/s² hat, dann hat der Tropen anfangs die Koordinate 1700, weil der Tropfen in negative Richtung beschleunigt wird (von 1700 nach 0). Beides ist möglich. Letzeres ist wohl üblicher und man kommt dadurch zu einem negativen Wert für die Geschwindigkeit.

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> in dieser Rechnung brauch ich v0 nicht

Darf man trotzdem nicht nach Gutdünken ignorieren. Darf man ignorieren weil der Tropfen anfangs in Ruhe ist, also v₀=0 ist.