Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

46.1 Der Klippenspringer Orlando Duque in Jamaica 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Wurfweite in m 0 10 20 30 40 50 Wurfhöhe in m = 15° = 30° = 45° = 60° = 75° α α α α α 46.2 Wurfparabeln. Die Wurfbahn beim schiefen Wurf hängt ab von der Abwurfhöhe y 0 , der Abwurfgeschwindigkeit v 0 und dem Winkel α : Wurfweite: x ( t ) = ( v 0 · cos α ) · t Wurfhöhe: y ( t ) = y 0 + ( v 0 · sin α ) · t – ½ g · t 2 Geschwindigkeit in x -Richtung: v x ( t ) = v 0 · cos α Geschwindigkeit in y -Richtung: v y ( t ) = v 0 · sin α – g · t 46.3 Nicht durch Berechnung, sondern durch Übung gelingen Korbwürfe. Untersuche, überlege, forsche: Klippenspringen 46.1 W 2 Bekannt wurde dieser gefährliche Sport durch die Felsenbucht La Quebrada in Acapulco (Mexiko). Junge Männer zeigen als Touristenattraktion Sprünge in den Pazi- fik aus einer Höhe von ca. 26m. Um nicht an den Felsen des Ufers aufzuschlagen, müs- sen die Springer ca. 8m nach vorne springen ( 46.1). Berechne die horizontale Anfangsgeschwindigkeit des Klippenspringers und erstelle ein x - y -Diagramm. Leite aus x = v 0 · t und y = – g __ 2 · t 2 die Gleichung für die Wurfparabel: y (x) = – g ___ 2 v 0 2 · x 2 ab! c Der schiefe Wurf Ein Körper wird mit der Geschwindigkeit v 0 schräg nach oben geschossen. Der Körper bewegt sich mit der konstanten Fallbeschleunigung g auf einer Parabel. Experiment: Wurfparabel 46.1 Wurfbahnen kannst du gut mit Hilfe eines Gartenschlauchs studieren. Die Tropfen bewegen sich entsprechend den Wurfgesetzen. E 1 a) Halte den Schlauch unter verschiedenen Winkeln α und protokolliere die Abhängigkeit der Wurfweite vom Wurfwinkel. E 1 b) Überprüfe mittels der Formeln in 46.2 das Ergebnis und bestimme dabei v 0 . Stelle mit Hilfe einer Excel-Tabelle Grafiken für die Wurfbahn und die horizonta- le bzw. vertikale Geschwindigkeit auf. Für α = 45° erhält man die größte Wurfweite. Komplementäre Wurfwinkel liefern gleiche Wurfweiten. Auf Videoaufnahmen von Wurfbewegungen erkennt man, dass der absteigende Ast steiler verläuft als der aufsteigende Ast. Die Ursache ist der Luftwiderstand. Wurfbewegungen im Sport Bälle sind die verbreitetsten Sportgeräte z. B. im Fußball, Basketball, Tennis, Golf usw. Beim Werfen des Balls ist die Wurfgeschwindigkeit wichtig, aber auch die Ge- nauigkeit, mit der ein Ziel getroffen wird. Um hohe Wurfgeschwindigkeiten zu er- reichen, werden vor allem Hand und Unterarm, aber auch der Oberkörper beim Werfen beschleunigt. Beim Basketball muss man ein Gefühl dafür entwickeln, welche Geschwindigkeit und welcher Abwurfwinkel den Ball in den Korb bringen. Es kommt dabei auf die Körpergröße oder genauer gesagt auf die Abwurfhöhe an (der Ballspieler springt meist während des Wurfes hoch!) und natürlich auf die Entfernung vom Korb. Der Spieler kann nur die Entfernung, den Wurfwinkel und die Wurfgeschwindigkeit verändern. Bei vielen Sportarten geht es darum, möglichst große Wurfweiten zu erzielen (Hammer-, Speer-, Diskuswurf). Die optimalen Wurfwinkel sind je nach Sportart unterschiedlich. Der Grund liegt in der durch die unterschiedliche Abwurfhöhe verursachten Asymmetrie der Wurfbahn. Die Anfangsgeschwindigkeit wird je nach Sportart durch unterschiedliche Techniken erhöht, etwa durch einen Anlauf und/oder Drehbewegungen. Untersuche, überlege, forsche: Wurfbewegungen im Sport 46.2 Tischtennis: Der Tisch ist 2,74m lang und 1,525m breit, das Netz 15 cm hoch. W 2 a) Welche Geschwindigkeit muss ein Ball haben, wenn seine Flugbahn 2,7m von der Tischmitte und 30 cm über dem Tisch horizontal und normal zum Netz be- ginnt und der Ball gerade noch am Tisch auftreffen soll. (Der Luftwiderstand wird vernachlässigt.) W 2 b) Wie lange dauert der Flug?  46 MECHANIK 1 N r zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv