Grimsehlversuch I
Aufgabenstellung
Zwei Kugeln befinden sich auf einer Startvorrichtung, von der sie gleichzeitig und aus gleicher Höhe ihre Bewegung beginnen: Kugel 1 fällt senkrecht nach unten, Kugel 2 wird waagerecht abgeworfen.
Beurteilen Sie die Richtigkeit der nachfolgenden Aussagen über diesen Versuch.
| Aussage | Richtig | Falsch |
|---|---|---|
| Beide Kugeln erreichen gleichzeitig den Boden, da in vertikale Richtung dieselbe Bewegung ausgeführt wird. | ||
| Beide Kugeln haben bei Auftreffen auf den Boden dieselbe Geschwindigkeit, da auf beide Kugeln dieselbe Beschleunigung (Fallbeschleunigung) wirkt. | ||
| Die waagerecht abgeworfene Kugel behält in horizontale Richtung ihre Anfangsgeschwindigkeit bei. | ||
| Die Kugeln befinden sich zu jedem Zeitpunkt in derselben Höhe. | ||
| Der Abstand zwischen den Kugeln nimmt kontinuierlich zu. | ||
| Die senkrecht fallende Kugel erreicht den Boden eher, da sie einen kürzeren Weg zurücklegt. | ||
| Die horizontale Bewegung der abgeworfenen Kugel wird immer langsamer. So entsteht die charakteristische Parabelform der Flugbahn. |
Lösung
- Beide Kugeln erreichen gleichzeitig den Boden, da in vertikale Richtung dieselbe Bewegung ausgeführt wird.
- Richtig: Die Fallbewegung geschieht unabhängig von einer möglicherweise vorhandenen Horizontalbewegung (Superpositionsprinzip der Bewegung).
- Beide Kugeln haben bei Auftreffen auf den Boden dieselbe Geschwindigkeit, da auf beide Kugeln dieselbe Beschleunigung (Fallbeschleunigung) wirkt.
- Falsch: Zwar wirkt auf beide Kugeln dieselbe Beschleunigung, sodass die vertikale Geschwindigkeit identisch ist. Kugel 2 besitzt jedoch zusätzlich eine horizontale Geschwindigkeit, sodass deren Gesamtgeschwindigkeit größer ist.
- Die waagerecht abgeworfene Kugel behält in horizontale Richtung ihre Anfangsgeschwindigkeit bei.
- Richtig: Da in horizontale Richtung keine Beschleunigung vorliegt, bleibt diese Geschwindigkeitskomponente unverändert.
- Die Kugeln befinden sich zu jedem Zeitpunkt in derselben Höhe.
- Richtig: Da die Kugeln in vertikale Richtung dieselbe Bewegung ausführen, ist auch ihre vertikale Position identisch.
- Der Abstand zwischen den Kugeln nimmt kontinuierlich zu.
- Richtig: Die abgeworfene Kugel bewegt sich in horizontale Richtung kontinuierlich von der anderen Kugel weg.
- Die senkrecht fallende Kugel erreicht den Boden eher, da sie einen kürzeren Weg zurücklegt.
- Falsch: Da beide Kugeln in vertikale Richtung dieselbe Bewegung ausführen, erreichen sie auch den Boden gleichzeitig. Kugel 2 hat zwar einen weiteren Weg, aufgrund des Abwurfs in horizontale Richtung jedoch auch eine höhere Gesamtgeschwindigkeit.
- Die horizontale Bewegung der abgeworfenen Kugel wird immer langsamer. So entsteht die charakteristische Parabelform der Flugbahn.
- Falsch: In horizontale Richtung liegt keine Beschleunigung vor, sodass diese Geschwindigkeitskomponente unverändert bleibt. Die Parabelform entsteht, weil die Vertikalbewegung beschleunigt erfolgt.