Pauls Fallschirmsprung

 
FG Gravitationskraft = Gewicht(skraft) = Erdanziehungskraft = Massenanziehungkraft
FLuft Luftwiderstand(skraft)
Fnetto Nettokraft (=resultierende Kraft):
 sie beschleunigt Paul

Abschnitt a:

In dem Moment in dem Paul den Hubschrauber verlässt, ist die einzige Kraft, die auf ihn wirkt, die 

Welche 2 Kräfte wirken während des Fallens auf Paul? 

Zu Beginn bewegt sich Paul noch langsam, daher ist auch der Luftwiderstand klein und es gibt eine große, nach unten wirkende Nettokraft (= Gravitationskraft - Luftwiderstand) 

Diese große Nettokraft beschleunigt Paul stark und er vergrößert daher rasch seine Geschwindigkeit.  

Ein Zunehmen der Geschwindigkeit führt aber zu einem gleichzeitigen Ansteigen des Luftwiderstandes. Die Nettokraft wird immer kleiner und Pauls Geschwindigkeit nimmt immer weniger zu.

Paul wird so lange beschleunigt, bis Gravitationskraft und Luftwiderstandskraft gegengleich sind. Die Nettokraft ist dann 0 und Paul wird nicht mehr beschleunigt

Er hat seine maximale Endgeschwindigkeit vmax von rund 200km/h erreicht.

Abschnitt b)
 Die Nettokraft ist also Null und damit auch Pauls Beschleunigung Solange Paul den Fallschirm nicht öffnet und er seine Haltung nicht ändert ändert sich seine Geschwindigkeit nicht.

Er fällt er nach dem -gesetz nun mit seiner maximal erreichten Geschwindigkeit vmax .

Warum ist seine Bewegung gleichförmig?

Abschnitt c)
 Paul öffnet nun den Fallschirm. Dadurch wird der Luftwiderstand 

In welche Richtung zeigt nun die Nettokraft?
Nach
Bewegt sich der Fallschirm mit Paul nun ein Stück nach oben?
(Genaueres dazu)

Der Fallschirm mit Paul wird nun abgebremst, der Luftwiderstand wird wieder kleiner (da nun v kleiner wird) bis die Gravitationskraft und der Luftwiderstand wieder gleich groß sind
Abschnitt d)
Sind Gravitationskraft und Luftwiderstand wieder im Gleichgewicht, ist  Paul auf seine Sinkgeschwindigkeit von rund 20km/h abgebremst worden. Mit dieser Sinkgeschwindigkeit bewegt er sich bis zur Landung nach unten.

Noch einige Fragen: 

1) Paul hat seine Endgeschwindigkeit erreicht und fällt daher nun mit konstanter Geschwindigkeit. Mit samt seiner Ausrüstung hat Paul eine Masse von rund 80 kg.

Wie groß ist sein Gewicht?

Die auf ihn wirkende Gewichtskraft?

Welchen Wert hat dann der Luftwiderstand? 

2) Wann wird wird beim Fallsschirmspringen eine konstante Geschwindigkeit erreicht?

3) Ist Abschnitt a) eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung?


 4) Nun noch  2 kleine Rechenbeispiele:

FG = 800 N
FLuft = 500N

ges:: Beschleunigung

Fnetto = 500 N (oben) + 800 N (unten) = 300 N  (unten)

Fnetto = m.a und m = 80 kg

a = 300 N (unten) / 80 kg = 3,75 m/s2 (unten)

FG = 800 N
FLuft = 1200N

ges:: Beschleunigung

Fnetto = 1200 N (oben) + 800 N (unten) = 400 N (oben)

a = 400 N (oben) / 80 kg = 5 m/s2  (oben)

Animiertes Gif 

Warum wird Pauls Moped nicht schneller als 40km/h?
E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 15.02.2004