Wurfbewegungen

Lotrechter Wurf nach oben

Waagrechter Wurf

Das Unabhängigkeitsprinzip der Bewegungen

Die Zeit, die ein Objekt braucht, um 3m zu fallen, und die Zeit die eine Kanonenkugel braucht, um 3 km zu fliegen und dabei 3 m abzusinken sind absolut gleich.
Obwohl unser intuitives Vorverständnis sich gegen die Behauptung sträubt, dass eine waagrecht abgeschossenes Kugel und die im selben Augenblick vom Gewehr ausgestoßene Patronenhülse gleichzeitig auf dem Boden aufschlagen, zeigt die Beobachtung genau dies. Die horizontale Bewegung stülpt sich der vertikalen einfach auf, ohne sie zu verändern.
Projektile unterschiedlicher Masse haben dieselbe Flugbahn, wenn sie mit der gleichen Geschwindigkeit abgeschossen werden (natürlich nur ohne Luftwiderstand).

Diese animierte Grafik  findet man auf den sehr empfehlenswerten Internetseiten  von  The Physics classroom http://www.physicsclassroom.com/mmedia/vectors/bds.html Eine ähnliche Grafik: http://www.dbg.rt.bw.schule.de/lehrer/ritters/physik/ff/ff.htm

Java Physlet: zwei Kugeln fallen ...  Elefant und Kanonenkugel, wer fällt schneller? (Java Physlet von W. Christian modifiziert von P. Krahmer)

Versuch: überlagerte Bewegungen
2 Schüler drücken links und rechts auf ein langes Lineal, aber nicht zu fest. Unter dem Lineal befindet sich ein Blatt Papier. Ein dritter Schüler zieht a) mit gleichförmiger Geschwindigkeit b) beschleunigt das Papier zu sich heran. Gleichzeitig zeichnet der Lehrer mit konstanter Geschwindigkeit entlang des Lineals einen Strich von links nach rechts.
Ergebnis: a) schräg nach unten verlaufende Gerade b) Wurfparabel

Der Versuch kann auch mit einer verschiebbaren Wandtafel durchgeführt werden.

Um diese Behauptung zu beweisen schlägt Galilei vor, eine Kugel zu betrachten, die ein Matrose vom Mast eines Schiffes fallen lässt. Liegt das Schiff im Hafen, schlägt die Kugel nach einem bestimmten Zeitraum an Deck auf. Wenn sich das Schiff mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorwärts bewegt, trifft die Kugel nach der gleichen Zeitspanne auf das Deck, obwohl sich Schiff, Mast, Matrose und Kugel die ganze Zeit vorwärts bewegt haben.

Versuche, während des Gehens einen Gegenstand derart fallen zu lassen, dass dieser einen markierten Punkt am Boden trifft. Musst du den Gegenstand vor, genau über oder nach der Markierung fallen lassen? Der Ball besitzt dieselbe Horizontalgeschwindigkeit wie die Person. Man muss den Ball also vor der Markierung fallen lassen. (der Abstand hängt von der Geschwindigkeit ab). Der Ball fällt genau dann auf die Markierung, wenn auch die Person bei der Markierung angelangt ist

Eine Paket fällt versehentlich aus dem Frachtraum eines Flugzeugs, während das Flugzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit in horizontaler Richtung fliegt. Wenn man den Vorgang von der Erde aus beobachtet ( Der Luftwiderstand ist vernachlässigbar): Welche Kurve beschreibt die Flugbahn des Koffers nach dem Herunterfallen wohl am ehesten? Wo würde das Paket relativ zum Flugzeug landen?

Fall aus fahrendem Zug: (Java Physlet von W. Christian modifiziert von P. Krahmer) The Physics Classroom The plane and the package

Viele beharren darauf, dass es eine horizontale Kraft gibt, die auf das Paket wirkt, da es eine horizontale Bewegung hat. Das ist aber nicht der Fall. Die horizontale Bewegung des Pakets ist das Resultat seiner eigenen Trägheit. Fällt es aus  dem Flugzeug hat es bereits eine horizontale Geschwindigkeit die es auf Grund des ersten Newtonschen Gesetzes beibehält.

Vergessen sie nicht: Kräfte verursachen nicht Bewegung, sondern Kräfte verursachen Beschleunigungen.

The Physics Classroom  The Truck and The Ball

Ein mögliches Missverständnis bei Wurfbewegungen

Bei einer Wurfbewegung ist die einzige Kraft die wirkt die Schwerkraft. Es ist egal, ob das Wurfgeschoss sich senkrecht nach oben, waagrecht, schräg nach oben oder in eine beliebige Richtung bewegt, die einzige Kraft die auf ihn wirkt, ist die Schwerkraft Manche Leute haben große Probleme bei der Vorstellung, "Wie können sich Objekte nach oben bewegen, wenn die einzig wirkende Kraft die nach unten gerichtete Schwerkraft ist?" Sie glauben, dass wenn der Körper sich nach oben bewegt, auch eine nach oben gerichtete Kraft wirken muss

Das allgemeine Missverständnis besteht darin, dass man glaubt das eine Kraft notwendig ist, um einen Körper in Bewegung zu halten. Das ist aber falsch (Trägheitsgesetz!) Eine Kraft wird nur benötigt um eine Beschleunigung beizubehalten Das Geschoss steigt, weil es noch eine aufwärts gerichtete Geschwindigkeit hat. Diese aufwärts gerichtete Geschwindigkeit verringert sich ununterbrochen, da die Schwerkraft auf den Körper wirkt.

aus:  http://www.physicsclassroom.com/Class/vectors/u3l2a.html

Bewegung, wenn keine Schwerkraft wirken würde (Trägheit). Ohne Schwerkraft würde sich der Körper in die selbe Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit weiter bewegen.

Ein 5kg-Stein wird senkrecht nach oben geworfen.   Sogar wenn der Stein sich auf dem Weg nach oben befindet, wirkt als einzige Kraft die nach unten gerichtete Schwerkraft.

Lotrechter Wurf nach oben