- Eigenschaften
- Position, Geschwindigkeit, Flugzeit und maximale horizontale Reichweite
- Flugzeit
- Maximale Reichweite
- Gelöste Übungen
- - Gelöste Übung 1
- Lösung
- - Gelöste Übung 2
- Lösung
- Verweise
Der horizontale Schuss ist der Abschuss eines Projektils mit horizontaler Geschwindigkeit aus einer bestimmten Höhe und der Einwirkung der Schwerkraft überlassen. Unabhängig vom Luftwiderstand hat der vom Mobiltelefon beschriebene Weg die Form eines Parabelbogens.
Das horizontale Projizieren von Objekten ist weit verbreitet. Die Projektile werden für alle Arten von Zwecken abgefeuert: von den Steinen, mit denen die Dämme zu Beginn der Geschichte getroffen wurden, bis zu denen, die im Ballsport ausgeführt werden und von Menschenmassen genau verfolgt werden.
Abbildung 1. Horizontale Aufnahme mit Geschwindigkeitskomponenten in Rot. Beachten Sie, dass die horizontale Komponente konstant bleibt, während die vertikale zunimmt. Quelle: Wikimedia Commons.
Eigenschaften
Die Hauptmerkmale der horizontalen Aufnahme sind:
-Die dem Projektil gegebene Anfangsgeschwindigkeit ist senkrecht zur Schwerkraft.
-Die Bewegung findet in einer Ebene statt, daher werden zwei Koordinaten benötigt: x und y.
Position, Geschwindigkeit, Flugzeit und maximale horizontale Reichweite
Die Gleichungen werden vereinfacht, indem die folgenden Startpositionen gewählt werden: x o = 0 und o = 0 am Startort . Außerdem ist v oy = 0, da das Mobiltelefon horizontal projiziert wird. Mit dieser Wahl sind die Bewegungsgleichungen wie folgt:
Wenn keine Zeit verfügbar ist, ist die Gleichung für Geschwindigkeiten und Verschiebungen nützlich. Dies gilt für die vertikale Geschwindigkeit, da die horizontale Geschwindigkeit während der gesamten Bewegung konstant bleibt:
Flugzeit
Um die Flugzeit t Flug zu berechnen , wird angenommen, dass das Mobiltelefon aus einer Höhe H über dem Boden projiziert wird. Da der Ursprung des Referenzsystems am Startpunkt gewählt wurde, befindet es sich beim Erreichen des Bodens in der Position –H. Wenn wir dies in Gleichung 2) einsetzen, erhalten wir:
Maximale Reichweite
Die horizontale Reichweite wird erhalten, indem diese Zeit in x (t) eingesetzt wird:
Gelöste Übungen
- Gelöste Übung 1
Ein Hubschrauber fliegt horizontal und behält eine konstante Höhe von 580 m bei, wenn er eine Kiste mit Lebensmitteln über ein Flüchtlingslager fallen lässt. Die Box landet in einem horizontalen Abstand von 150 m vom Startpunkt. Finden Sie: a) Die Flugzeit der Box.
b) Die Geschwindigkeit des Hubschraubers.
c) Wie schnell hat die Box den Boden berührt?
Lösung
a) Die Höhe H, aus der das Lebensmittel fallen gelassen wird, beträgt H = 500 m. Mit diesen Daten erhalten wir beim Ersetzen:
b) Der Hubschrauber trägt die anfängliche Horizontalgeschwindigkeit v oder x des Pakets und da eine der Daten x max ist :
c) Die Geschwindigkeit des Projektils ist zu jedem Zeitpunkt:
Das negative Vorzeichen zeigt an, dass sich das Mobiltelefon nach unten bewegt.
- Gelöste Übung 2
Ein Paket fällt aus einem Flugzeug, das horizontal in einer Höhe von H = 500 m und 200 km / h fliegt und auf ein offenes Fahrzeug fallen muss, das mit 18 km / h auf der Straße fährt. In welcher Position muss das Flugzeug das Paket fallen lassen, damit es in das Fahrzeug fällt? Luftwiderstand oder Windgeschwindigkeit nicht berücksichtigen.
Abbildung 2. Schema für die aufgelöste Übung 2. Quelle: erstellt von F. Zapata.
Lösung
Es ist ratsam, zuerst alle Einheiten an das internationale System zu übergeben:
Es gibt zwei Handys: Ebene (1) und Fahrzeug (2), und es ist erforderlich, ein Koordinatensystem zu wählen, um beide zu lokalisieren. Es ist bequem, dies am Startpunkt des Pakets im Flugzeug zu tun. Das Paket wird horizontal mit der Geschwindigkeit projiziert, die das Flugzeug trägt: v 1 , während sich das Fahrzeug mit v 2 bewegt und als konstant angenommen wird.
-Flugzeug
-Fahrzeug
Die Dauer des Pauschalfluges beträgt:
In dieser Zeit hat das Paket eine horizontale Verschiebung von:
In dieser Zeit hat sich das Fahrzeug auch horizontal bewegt:
Wenn das Flugzeug das Paket sofort fallen lässt, wenn es sieht, dass das Fahrzeug darunter vorbeifährt, fällt es nicht direkt hinein. Dazu müssen Sie es weiter zurückwerfen:
Verweise
- Bauer, W. 2011. Physik für Ingenieurwissenschaften. Band 1. Mc Graw Hill. 74-84.
- Figueroa, D. (2005). Reihe: Physik für Wissenschaft und Technik. Band 1. Kinematik. Herausgegeben von Douglas Figueroa (USB). 117 - 164.
- Projektilbewegung. Wiederhergestellt von: phys.libretexts.org.
- Rex, A. 2011. Grundlagen der Physik. Pearson. 53-58.
- Tippens, P. 2011. Physik: Konzepte und Anwendungen. 7. Auflage. McGraw Hill. 126-131.