Direkt zum Inhalt

Aufgabe

Mit Blumentopf auf Gangsterjagd

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Mit Blumentopf auf Gangsterjagd

Ein Gangster rennt mit \(v_{\rm{x}}= 8{,}0\,\rm{\frac{m}{s}}\) aus der Haustür. Tante Emma möchte einen Blumentopf lotrecht nach unten werfen, um den Bösewicht auszuschalten. Die horizontale Entfernung Haustüre-Fenster ist \(x = 6{,}0\,\rm{m}\), die Abwurfhöhe \(h = 12\,\rm{m}\) und die Größe des Gangsters \(1{,}80\,{\rm{m}}\).

Berechne die Geschwindigkeit, mit der Tante Emma den Blumentopf werfen muss.

Lösung einblendenLösung verstecken Lösung einblendenLösung verstecken

Um den Gangster zu treffen, muss Tante Emma den Blumentopf so abwerfen, dass der Gangster zu diesem Zeitpunkt genau unter ihrem Fenster ist. Der Zeitpunkt ergibt sich aus dem Zeit-Ort-Gesetz der gleichförmigen Bewegung\[x=v_{\rm{x}} \cdot t \Leftrightarrow t = \frac{x}{v_{\rm{x}}}\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert\[t = \frac{6{,}0\,\rm{m}}{8{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}} = 0{,}75\,{\rm{s}}\]Die Geschwindigkeit, mit der Tante Emma den Blumentopf werfen muss, folgt dann aus dem Zeit-Ort-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung mit Anfangsgeschwindigkeit\[h - 1{,}80\,{\rm{m}} = v \cdot t + \frac{1}{2} \cdot g \cdot {t^2} \Leftrightarrow v = \frac{{h - 1{,}80\,{\rm{m}}}}{t} - \frac{1}{2} \cdot g \cdot t\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert\[v = \frac{{12\,{\rm{m}} - 1{,}80\,{\rm{m}}}}{{0{,}75\,{\rm{s}}}} - \frac{1}{2} \cdot 9{,}81\,\frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^{\rm{2}}}}} \cdot 0{,}75\,{\rm{s}} = 9{,}9\,\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\]

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Freier Fall - Senkrechter Wurf