Quiz Fallschirmspring - Virtuelle Schule
Quiz Fallschirmspring - Virtuelle Schule
Quiz Fallschirmspring - Virtuelle Schule
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1<br />
Für den Inhalt verantwortlich<br />
Ronald Binder u. Markus Fuger<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
1. Einleitung<br />
Bei folgendem <strong>Quiz</strong> werden dir Fragen aus dem Bereich<br />
Mechanik (insbesondere Beschleunigung) gestellt. Beantworte<br />
folgende Fragen mit Hilfe der dir zur Verfügung<br />
gestellten Unterlagen aus dem InLoT Projekt.<br />
2. <strong>Quiz</strong><br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
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Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 2<br />
2.1. Fallschirmsprung<br />
Die folgenden Fragen beziehen sich auf den InLoT Workshop<br />
InLoT in the sky bei dem Daten zum Fallschirmsprung<br />
gesammelt wurden.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
1. In dem Moment, in dem die Springer das Flugzeug<br />
verlassen wirkt welche Kraft auf sie?<br />
Zentripetalkraft<br />
Schwerkraft<br />
Luftwiderstand<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 3<br />
2. Welche Kraft wird durch die zunehmende Geschwindigkeit<br />
gröÿer?<br />
Zentripetalkraft<br />
Schwerkraft<br />
Luftwiderstand<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 4<br />
3. Von welchem Ausdruck hängt der Luftwiderstand<br />
nicht ab?<br />
Luftdichte<br />
Querschnittsäche der Springer<br />
Masse der Springer<br />
4. Bei Verdopplung der Geschwindigkeit wird der Luftwiderstand<br />
doppelt so groÿ.<br />
dreimal so groÿ.<br />
viermal so groÿ.<br />
5. Bei Verdopplung des Widerstandsbeiwertes (c w )<br />
wird der Luftwiderstand<br />
doppelt so groÿ.<br />
dreimal so groÿ.<br />
viermal so groÿ.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
◭◭<br />
◭<br />
InLoT<br />
EU<br />
◮◮<br />
◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 5<br />
6. Wie verändert sich die Gesamtbeschleunigung während<br />
des Fallens bis zum Önen des Fallschirmes.<br />
Bleibt konstant.<br />
Nimmt zu.<br />
Nimmt ab.<br />
7. Die Springer erreichen die Höchstgeschwindigkeit,<br />
wenn<br />
die Schwerkraft und der Luftwiderstand gleich<br />
groÿ sind.<br />
die Schwerkraft geringer wird.<br />
das Graviationsfeld der Erde am gröÿten ist.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 6<br />
8. Berechne die theoretische Höchstgeschwindigkeit,<br />
wenn die Masse der beiden zusammen 150 kg beträgt,<br />
c w = 1, A = 1 m 2 und die Dichte der Luft<br />
1, 2 kg/m 3 ist.<br />
40 m/s<br />
50 m/s<br />
60 m/s<br />
9. Die Geschwindigkeit nimmt beim dem Önen des<br />
Fallschirmes ab, weil<br />
die Schwerkraft zu nimmt.<br />
sich der Luftwiderstand vergröÿert.<br />
plötzlich eine aerodynamische Auftriebskraft wirkt.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 7<br />
10. Schau dir das Video an und erkläre, warum es so<br />
scheint, dass die beiden Springer nach oben iegen<br />
würden:<br />
Der Kameramann iegt mit nahezu gleichbleibender<br />
Geschwindigkeit weiter. Daher scheint<br />
die Verzögerung im Vergleich zu seinem Bezugssystem<br />
als Aufwärtsbewegung.<br />
Durch das Önen des Fallschirms entsteht ein<br />
Auftrieb, der die Springer nach oben zieht.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
(Bitte hier Klicken)<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 8<br />
11. Beim Önen des Fallschirms wird der Luftwiderstand<br />
vergröÿert, weil<br />
die Luftdichte ansteigt.<br />
die Querschnittsäche erhöht wird.<br />
die Schwerkraft durch das Önen abnimmt.<br />
12. Beim gleichförmigen Sinken mit dem geöneten<br />
Fallschirm ist die Schwerkraft<br />
gröÿer als<br />
kleiner als<br />
gleich groÿ wie<br />
der Luftwiderstand.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 9<br />
13. Mit welcher Geschwindigkeit sinken die beiden Springer<br />
die letzten 1000 m? Die Gesamtmasse beträgt<br />
150 kg und die mittlere Luftdichte ist 1, 2 kg/m 3 .<br />
Der Fallschirm bildet eine Halbkugel von 6 m Durchmesser<br />
und sein Widerstandbeiwert ist c w = 1, 4.<br />
29 km/h<br />
19 km/h<br />
25 km/h<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 10<br />
2.2. Fragen zum Fallschirmsprung - Interpretieren<br />
des Graphen<br />
Versuche folgende Fragen mit Hilfe der nachstehenden<br />
Graphen vom Fallschirmsprung zu lösen.<br />
6,68597<br />
0<br />
-5<br />
Geschwindigkeit<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
-10<br />
Velocity<br />
-15<br />
-20<br />
-25<br />
-30<br />
-35<br />
Acceleration<br />
-40,3762<br />
167,315 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 227,655<br />
Zeit<br />
Beschleunigung<br />
30,3499<br />
28<br />
26<br />
24<br />
22<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0,349854<br />
163,369 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 234,426<br />
Zeit<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
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Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 11<br />
14. Ab wann bleibt die Geschwindigkeit konstant?<br />
Ab der<br />
5. Sekunde<br />
15. Sekunde<br />
35. Sekunde<br />
15. Welchen Wert hat sie?<br />
35 m/s<br />
65 m/s<br />
90 m/s<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 12<br />
16. Wie kannst du dir die kurze Beschleunigung am<br />
Ende des Fallschirmsprunges erklären?<br />
Sieh dir dafür ev. noch einmal das Video auf Seite<br />
7 an!)<br />
Der Bremsfallschirm, zieht beim Reiÿen der Leine<br />
den eigentlichen Fallschirm aus der Tasche<br />
des Springers und verliert so für kurze Zeit seine<br />
Wirkung.<br />
Beim Aualten des Hauptfallschirmes entsteht<br />
bereits eine kurze Bremswirkung, der dann die<br />
eigentliche Abbremsung folgt.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Abschnitt 2: <strong>Quiz</strong> 13<br />
17. Welchen Wert hat die maximale Beschleunigung,<br />
die auf die Springer wirkt und wann tritt sie auf?<br />
Sie beträgt 10 m/s 2 (1g) und tritt beim Verlassen<br />
des Flugzeuges auf.<br />
Sie beträgt 30 m/s 2 (3g) und tritt beim Önen<br />
des Fallschirmes auf.<br />
Sie beträgt 0 m/s 2 und wirkt nur im ersten<br />
Moment des freien Falles.<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
14<br />
Lösungen der Aufgaben<br />
Lösung zu Aufgabe: Im ersten Moment des Falles<br />
wirkt auf den <strong>Fallschirmspring</strong>er nur die Schwerkraft,<br />
da im ersten Moment die Fallgeschwindigkeit noch 0 m/s<br />
ist.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 15<br />
Lösung zu Aufgabe: Von den wirkenden Kräften<br />
(Schwerkraft und Luftwiderstand) ist nur der Luftwiderstand<br />
von der Geschwindigkeit über den Zusammenhang<br />
F L = c w · A ρv2<br />
2<br />
abhängig.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 16<br />
Lösung zu Aufgabe: In der letzten Lösung wurde die<br />
Formel für den Luftwiderstand vorgestellt<br />
F L = c w · A ρv2 . 2<br />
Somit hängt dieser von der Form (c w -Wert), der Querschnittsäche<br />
(A), der Luftdichte (ρ) und der Geschwindigkeit<br />
(v) ab. Er ist also unabhängig von der Masse<br />
der Springer und somit ist Antwort 3 richtig.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 17<br />
Lösung zu Aufgabe: Da die Geschwindigkeit quadratisch<br />
eingeht (F L = c w · A ρv2<br />
2<br />
), folgt aus einer Verdoppelung<br />
der Geschwindigkeit ein vier mal so groÿer<br />
Luftwiderstand.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 18<br />
Lösung zu Aufgabe: Der Widerstandsbeiwert geht<br />
nur linear in den Luftwiderstand ein F L = c w · A ρv2<br />
2<br />
und somit bewirkt eine Verdoppelung des c w Wertes<br />
einen doppelt so groÿen Luftwiderstand.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 19<br />
Lösung zu Aufgabe: Da im Laufe der Fallens der<br />
Luftwiderstand durch die gröÿer werdende Geschwindigkeit<br />
immer gröÿer wird und der Schwerkraft entgegenwirkt<br />
nimmt die Gesamtbeschleunigung ab.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 20<br />
Lösung zu Aufgabe: Im Laufe des Falles wird der<br />
Luftwiderstand immer gröÿer (da auch die Geschwindigkeit<br />
zunimmt) bis diese ein Gleichgewicht mit der<br />
Schwerkraft einstellt. Ab diesem Zeitpunkt wird die<br />
Geschwindigkeit nicht mehr gröÿer Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 21<br />
Lösung zu Aufgabe: Aus der letzten Frage ergibt<br />
sich die Tatsache, dass man die Scherkraft dem Luftwiderstand<br />
gleichsetzen kann.<br />
und durch Umformen folgt<br />
m · a = c w · A ρv2<br />
2<br />
√<br />
2m · a<br />
v =<br />
c w · A<br />
Einsetzen der angegebene Werte liefert einen Maximalwert<br />
von v max = 50 m/s<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 23<br />
Lösung zu Aufgabe: Das Wort gleichförmig, deutet<br />
bereits an, dass die Geschwindigkeit gleich bleiben soll.<br />
Das bedingt allerdings, dass keine zusätzliche Kraft<br />
wirken soll. Somit muss die Schwerkraft und der entgegengesetzt<br />
gerichtete Luftwiderstand gleich groÿ sein.<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
Close
Lösungen der Aufgaben 24<br />
Lösung zu Aufgabe: Man setzt zunächst einmal den<br />
Luftwiderstand und die Schwerkraft gleich:<br />
m · a = c w · A ρv2<br />
2<br />
und durch Umformen folgt daraus<br />
√<br />
2m · a<br />
v =<br />
c w · A<br />
Einsetzen der angegebene Werte und A = ( d<br />
2<br />
) 2<br />
π (Querschnittsäche<br />
der Halbkugel ist ein Kreis) folgt eine<br />
konstante Sinkgeschwindigkeit von 29 km/h<br />
Test beenden<br />
InLoT<br />
Austria<br />
InLoT<br />
EU<br />
◭◭ ◮◮<br />
◭ ◮<br />
◭ Dok Dok ◮<br />
Zurück<br />
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