Der schiefe Wurf

Der schiefe Wurf.

Für die Wiedergabe der Simulationen auf dieser Seite benötigt man die Java-Runtime-Environment.
Wenn Du diese nicht hast, kannst Du sie externer Link hier kostenlos herunterladen.
In den Einstellungen des Browsers muss Java und Javascript aktiviert sein.

Das Laden und Aktivieren der Java-Applets benötigt etwas Zeit. Bitte nicht beginnen, bevor eine Kugel zu sehen ist.

Bei diesem Applet kannst du etwas tun, was in der Realität der Natur natürlich nicht geht: du kannst die Schwerkraft "abschalten".
Dazu musst Du einfach das entsprechende Wahlfeld "Schwerkraft abschalten" auf "ja" setzen. Steht dieses auf "nein", wirkt die Schwerkraft.

Luftreibung wird in der Simulation nicht berücksichtigt.

Man kann in dem Applet Entfernungen messen, indem man mit der linken Maustaste auf Punkte klickt. In der unteren, linken Ecke des Applets werden die Koordinaten eingeblendet. (Gelbes Feld: zuerst x-Koordinate, dann y-Koordinate)
Der Abwurfpunkt liegt im Koordinaten-Ursprung.

Fragen / Aufgaben:

1.) Wir schalten die Schwerkraft ab.

Wähle als Winkel zunächst 0° und schalte die Schwerkraft ab. (s.o.)

Was für eine Bewegung führt die Kugel nun aus?

Wähle nun als Winkel 90°, d.h. die Kugel wird senkrecht nach oben geworfen. Lasse die Schwerkraft "ausgeschaltet".

Was für eine Bewegung führt die Kugel jetzt aus?

Wähle als Winkel 45°. Die Schwerkraft bleibt abgeschaltet. Du kannst, wenn du möchtest, beim Auswahlfeld "Laufsteg" ein Häkchen setzen.

Was für eine Bewegung führt die Kugel nun aus?
Wie verändert sich die Bewegung der Kugel, wenn du die Abwurfgeschwindigkeit änderst? (andere Werte eintragen)
Wie ändert sich die Bewegung, wenn du den Winkel veränderst?

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2.) Nun kommt die Schwerkraft ins Spiel.

Nun soll die Schwerkraft wirken. Wir wählen bei "Schwerkraft abschalten" also "nein" aus.

Zunächst soll die Kugel senkrecht nach oben geworfen werden (Winkel 90°).

Beschreibe die Bewegung, die die Kugel nun macht?
Warum ist diese nun nicht mehr gleichförmig?
Was kann man also über die Geschwindigkeit der Kugel während der Bewegung aussagen?
Kannst Du eine Gleichung für die Geschwindigkeit und Wegstrecke angeben?

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Vielleicht hilft dir folgender Zusatz beim Denken:

Schalte "Laufsteg" und "Distanzlinie" ein und wiederhole den Versuch. Du siehst zwei Kugelbilder. Die grauen "Stroboskopbilder" bezeichnen die Orte, an denen die Kugel wäre, wenn man die Schwerkraft abschalten könnte.
Die grünen "Stroboskopbilder" bezeichnen die Orte, an denen die Kugel tatsächlich ist.

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3.) Nun werfen wir "schief" ab.

Wähle nun als Winkel 30°. Lasse "Laufsteg" und "Distanzlinie" aktiv (Häkchen gesetzt).
Belasse die Abwurfgeschwindigkeit auf 5 m/s.

Die graue Kugel bewegt sich wieder so, wie sich eine Kugel bewegen würde, wenn es keine Schwerkraft gäbe.
Die grüne Kugel macht die Wurfbewegung, wie man sie aus dem Alltag kennt.

Wie lange ist die Distanzlinie bei 0,1 s? (Benutze "Schritt")
Wie lange ist sie bei 0,2 s, 0,4 s?
Was zeigt die Distanzlinie also an?
Wie würdest du die Bahn eines schiefen Wurfes also zeichnerisch konstruieren?

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4.) Kugelstoßer wollen so weit wie möglich werfen.

Verändere nun den Abwurfwinkel. Belasse die Geschwindigkeit zunächst auf 5 m/s.

Bei welchem Abwurfwinkel kommt die Kugel am weitesten?

Wähle nun auch andere Abwurfgeschwindigkeiten um folgende Frage zu klären:

Hängt der optimale Abwurfwinkel von der Abwurfgeschwindigkeit ab?

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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets von Wolfgang Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA (Copyright Hinweise externer Link )
© Javascript dieses Problems: Klaus-Dieter Grüninger, Landesbildungsserver Baden-Württemberg, 2007