Physik Step 20 (neu)

Mit dem Satz des Pythagoras: F = √(F_x² + F_y²), weil die Komponenten senkrecht aufeinander stehen.

Um ihre Wirkung in zwei Richtungen getrennt zu beurteilen: Die Komponente parallel zur Ebene (F_G ⋅ sin α) treibt den Körper an, die Komponente senkrecht zur Ebene (F_G ⋅ cos α) wird von der Unterlage als Normalkraft aufgefangen.

F_x = F ⋅ cos α wird kleiner, F_y = F ⋅ sin α wird grösser; bei α = 0° wirkt die ganze Kraft in x-Richtung, bei α = 90° ganz in y-Richtung.

Horizontal eine gleichförmige Bewegung (v_x konstant, keine Kraft) und vertikal eine gleichmässig beschleunigte Bewegung mit a = g nach unten (freier Fall); beide laufen unabhängig voneinander ab.

v_x = v₀ ⋅ cos α (bleibt konstant) und v_y = v₀ ⋅ sin α (nimmt durch g ab, ist im höchsten Punkt null).

Eine Parabel (Wurfparabel); im höchsten Punkt ist die vertikale Geschwindigkeit v_y = 0, der Ball bewegt sich dort nur noch horizontal mit v_x.

Bei 45°. Der optimale Winkel ist unabhängig von der Abwurfgeschwindigkeit – eine grössere Geschwindigkeit vergrössert nur die Weite.

Etwa 32°, also flacher als 45°. Bei anderen Abwurfhöhen oder Geschwindigkeiten hat der optimale Winkel andere Werte.

Nach dem erneuten Erreichen der Abwurfhöhe fliegt der Ball noch weiter nach unten. Ein steil geworfener Ball sinkt dort steil, ein flach geworfener gewinnt auf diesem letzten Stück noch zusätzliche Weite – darum lohnt sich ein flacherer Winkel.

F_res = m ⋅ a: Die resultierende Kraft auf einen Körper ist gleich Masse mal Beschleunigung; a zeigt in Richtung von F_res.

Doppelte Zugkraft (bei gleicher Masse) → doppelte Beschleunigung (a ∼ F). Doppelte Masse (bei gleicher Kraft) → halbe Beschleunigung (a ∼ 1/m).

Die Gewichtskraft der Zugmasse beschleunigt das ganze System: a = m_K ⋅ g / (m_K + m_W) – beide Massen bewegen sich gleich schnell, weil sie über die Schnur gekoppelt sind.

Weil die Zugmasse selbst nach unten beschleunigt wird: Für sie gilt m_K ⋅ g – F_S = m_K ⋅ a, also F_S = m_K ⋅ (g – a) < m_K ⋅ g.