Senkrechter Wurf nach oben
Ein Ball steigt senkrecht auf, wird langsamer, kehrt um und fällt zurück – mit Steigzeit und Steighöhe.
Steigen, umkehren, fallen
Ein senkrecht nach oben geworfener Ball wird immer langsamer, bleibt im höchsten Punkt kurz stehen und fällt dann zurück.
- Richtung:Jetzt zählen wir nach oben positiv: v0 ist positiv, die Fallbeschleunigung geht mit −g in die Rechnung ein.
- Steigphase:Die Geschwindigkeit nimmt jede Sekunde um 9,81 m/s ab.
- Umkehrpunkt:Im höchsten Punkt ist v = 0. Die Fallbeschleunigung wirkt aber weiter nach unten.
- Fallphase:Danach wird v negativ: Der Ball bewegt sich nach unten und wird dabei schneller.
- Symmetrie:Ohne Luftwiderstand dauert das Fallen genauso lange wie das Steigen, und der Ball kommt mit derselben Geschwindigkeit an, mit der er abgeworfen wurde.
Senkrechter Wurf nach oben: \(v=v_0-g\cdot t\) und \(h=v_0\cdot t-\tfrac12\cdot g\cdot t^2\) (nach oben positiv, ohne Luftwiderstand).
Steigzeit und Steighöhe
Der Umkehrpunkt ist daran zu erkennen, dass dort v = 0 gilt. Daraus folgen die Steigzeit tS und die Steighöhe hmax.
Herleitung:
Wähle eine Abwurfgeschwindigkeit und starte den Wurf mit ▶. Achte darauf, wo der t-v-Graph die Zeitachse schneidet.
Halte fest: Der t-v-Graph ist eine fallende Gerade mit der Steigung −g. Er schneidet die Zeitachse bei der Steigzeit, und der Ball landet nach der doppelten Steigzeit.
Steigzeit: \(t_S=\dfrac{v_0}{g}\), Flugzeit bis zur Rückkehr \(2\,t_S\).
Steighöhe: \(h_{max}=\dfrac{v_0^2}{2\,g}\)
Allgemeine Hinweise
v = 0 heißt nicht a = 0
Im Umkehrpunkt steht der Ball nur für einen Augenblick still. Die Fallbeschleunigung wirkt die ganze Zeit, sonst würde er oben stehen bleiben.
Symmetrie nutzen
Steigen und Fallen dauern ohne Luftwiderstand gleich lange. Die Fallphase ist ein freier Fall aus der Steighöhe hmax.
Negative Geschwindigkeit
Nach dem Umkehrpunkt wird v negativ. Ein negatives Ergebnis ist also kein Rechenfehler, sondern zeigt die Bewegung nach unten.
