Freier Fall vs. Wurf mit Luftwiderstand

Denken Sie zuerst daran, dass der Luftwiderstand proportional zu ist$v_{net}^2$.

Und$v_{net}^{\text{freefall(1)}}<v_{net}^{\text{throw at angle $\theta$ to normal(2)}}$

Also Luftwiderstandskraft, die im freien Fall proportional wirkt$(v_{net}^{(1)})^2$

Und im anderen Fall proportional zur wirkenden Luftwiderstandskraft$(v_{net}^{(2)})^2\cos(\phi)$($\phi$ist der Winkel, der in diesem Moment mit normal gemacht wird)

Es kann also durchaus vorkommen, dass beim Einstecken von Werten von$g$und andere Reibungskonstanten und -geschwindigkeiten,$(v_{net}^{(2)})^2\cos(\phi)> (v_{net}^{(1)})^2$in diesem Fall kommt der frei fallende Körper zuerst zu Boden.

„Wirf einen Stein aus einer bestimmten Höhe“ – Sagt nicht aus, aus welchem ​​Winkel man den Stein wirft. Um es äquivalent zu machen, nehme ich an, dass Sie den Stein horizontal werfen. Ansonsten sind die beiden Fälle für den freien Fall nicht äquivalent.

Wenn man den horizontalen Durchgang betrachtet, kann es je nach Form des Steins unterschiedlich lange dauern, bis die beiden Steine ​​den Boden erreichen.

Die horizontale Bewegung durch die Luft kann einen gewissen Auftrieb erzeugen (wie bei einem Flugzeug), wodurch es den Boden langsamer erreicht.

Bei bestimmten Formen kann die horizontale Komponente jedoch aufgrund der Aerodynamik in vertikale Abwärtsgeschwindigkeit umgewandelt werden. Denken Sie an die Umkehrung des Flugzeugauftriebs. So kann der horizontal geworfene Stein sogar schneller den Boden erreichen.

Es reicht nicht aus, die Übung nur mit einer Form durchzuführen, um alle unterschiedlichen Ergebnisse zu erzielen.

Die beiden Steine ​​würden gleichzeitig den Boden erreichen, nur wenn die Aerodynamik die vertikale Bewegung nicht beeinträchtigt, was ziemlich schwierig zu erreichen wäre. Kann ein perfekt kugelförmiger Stein sein, der ohne Drehung geworfen wird.

Zur Verdeutlichung ist die Bewegung in X-Richtung von der Bewegung in Y-Richtung getrennt. Unabhängig davon, dass sich ein Kiesel horizontal bewegt, erfahren beide die gleiche nach unten gerichtete Kraft von -9,8 m/s^2. Wenn sie also gleichzeitig aus derselben Höhe losgelassen würden, einer sich gerade nach unten und einer horizontal bewegte, würden sie beide gleichzeitig den Boden erreichen.