Aufgabe 3.3
Leichte und schwere Kugeln
Nutze die Simulation im Input (h0 = 1 m, v0 = 2 m/s, α0 = 60°, d = 0,1 m, cw = 0,5, ρ = 1,2 kg/m³, Δt = 0,001 s).
a) Welche Wurfweite ergibt sich für eine Kugel mit 1 g Masse?
Beispiel-Knopf „Styroporkugel 1 g“ und Zeitschritt 0,001 eingeben.
Die Simulation liefert w ≈ 0,31 m.
b) Wie viel Prozent der Weite ohne Luftwiderstand (0,661 m) sind das?
Anteil = wmit / wohne · 100 %
0,308 m / 0,661 m ≈ 47 % – die Weite ist um mehr als die Hälfte reduziert.
c) Erkläre, warum die Masse einen so großen Einfluss hat, obwohl der Luftwiderstand FL gar nicht von der Masse abhängt.
Welche Beschleunigung verursacht FL?
Entscheidend für die Bahn ist die Beschleunigung, die der Luftwiderstand verursacht: a = FL/m. Bei gleicher Kugelgröße und Geschwindigkeit ist FL gleich – eine zehnmal leichtere Kugel wird aber zehnmal stärker abgebremst.