In diesem Artikel wird erklärt, was vertikales Schießen in der Physik ist. So finden Sie die Eigenschaften der vertikalen Ebene, die Arten vertikaler Ebenen, ihre Gleichungen und ein Schritt-für-Schritt-Beispiel.
Was ist Vertikalschießen?
Vertikales Werfen ist eine Bewegung, die durch vertikales Werfen eines Körpers verursacht wird. Das heißt, in der Physik ist vertikales Werfen eine Bewegung, bei der sich der Körper nur vertikal bewegt, wobei ein Körper entweder nach oben (vertikaler Aufwärtswurf) oder nach unten (vertikaler Abwärtswurf) geworfen wird.
Wenn man beispielsweise einen Ball senkrecht nach oben wirft, handelt es sich um einen Vertikalwurf. Der Ball bewegt sich aufgrund der auf ihn ausgeübten Kraft zunächst vertikal nach oben und dann vertikal nach unten, bis er unter dem Einfluss der Schwerkraft den Boden berührt.
Merkmale des vertikalen Schießens
Nachdem wir nun die Definition des vertikalen Schießens in der Physik kennen, wollen wir uns die Merkmale dieser Art von Bewegung ansehen, um das Konzept besser zu verstehen.
- Das Hauptmerkmal des Vertikalschusses besteht darin, dass die Flugbahn des Körpers vollständig vertikal ist. Somit bewegt sich der Körper, der den vertikalen Schuss ausführt, entlang einer geraden vertikalen Linie.
- Ein weiteres Merkmal des Vertikalschießens ist, dass die Reibung mit der Luft vernachlässigt wird. In der Physik wird also in einer vertikalen Ebene jede Art von Reibung oder Hindernis, das auf dem Bewegungsweg vorhanden sein könnte, ignoriert.
- Bei einer vertikalen Aufnahme beeinflusst also nur die Schwerkraft die Bewegung des sich bewegenden Körpers. Mit anderen Worten: Die einzige Kraft, die auf den Körper einwirkt, ist die Schwerkraft.
- Vertikaler Tiefgang ist also eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung (MRUA), auch gleichmäßig variierte geradlinige Bewegung (MRUV) genannt.
Arten von Vertikalaufnahmen
Es gibt zwei Arten von Vertikalaufnahmen:
- Vertical Up Shot: Ein vertikaler Schuss, bei dem der Körper nach oben geworfen und dann abgesenkt wird. Zum Beispiel: Einen Ball vertikal nach oben werfen.
- Vertikaler Schuss nach unten: Ein vertikaler Schuss, bei dem der Körper nach unten geworfen wird, sodass der Körper an keinem Punkt aufsteigt, sondern absinkt, bis er den Boden erreicht. Zum Beispiel: Einen Gegenstand senkrecht auf den Boden werfen.
Beachten Sie, dass die vertikale Aufnahme am Boden oder, wie in den vorherigen Beispielen, in einer anderen Höhe über dem Boden beginnen kann.
Formeln für vertikales Schießen
Nachfolgend finden Sie die Formeln (oder Gleichungen) für vertikale Aufnahmen. Diese Formeln werden daher für die Lösung vertikaler Aufnahmeprobleme nützlich sein.
Position
Ein Körper, der einen vertikalen Schuss ausführt, beschreibt eine geradlinige, gleichmäßig beschleunigte Bewegung (MRUA). Somit wird die Formel, die es ermöglicht, die vertikale Position eines Körpers während eines vertikalen Wurfs zu berechnen, aus der Formel für die Position eines MRUA abgeleitet:
Gold:
-
ist die Körpergröße, die den vertikalen Schuss ausführt.
-
ist die Höhe, aus der der Körper projiziert wird.
-
ist die Anfangsgeschwindigkeit des Körpers.
-
ist der Zeitpunkt, zu dem die Körperposition berechnet wird.
-
ist der Anfangsmoment.
-
ist die Erdbeschleunigung, deren Wert auf der Erde 9,81 m/s 2 beträgt.
Hinweis: Beachten Sie, dass der Koordinatenursprung dieses Referenzrahmens der Boden ist. Der Körper kollidiert also mit dem Boden in der Position y = 0. Wenn es sich um einen vertikalen Aufwärtsschuss handelt, ist die Anfangsgeschwindigkeit positiv (der Körper steigt auf), wenn es sich jedoch um einen vertikalen Abwärtsschuss handelt Die Anfangsgeschwindigkeit wird negativ sein. (Der Körper geht zu Boden).
Geschwindigkeit
Bei einem vertikalen Start gibt es keine Reibung, daher beschreibt das Mobile eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung und daher lautet die Formel, mit der wir die Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt ermitteln können, die folgende:
Gold:
-
ist die Geschwindigkeit des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt.
-
ist die Anfangsgeschwindigkeit des Körpers.
-
ist die Erdbeschleunigung, deren Wert auf der Erde 9,81 m/s 2 beträgt.
-
ist der Zeitpunkt, zu dem die Körpergeschwindigkeit berechnet wird.
-
ist der Anfangsmoment.
Hinweis: Bedenken Sie, dass der Körper bei Beschleunigung ein positives Vorzeichen hat, bei Verlangsamung dagegen ein negatives Vorzeichen. Daher ist die Mündungsgeschwindigkeit bei einem vertikal nach oben gerichteten Schuss positiv, bei einem vertikal nach unten gerichteten Schuss jedoch nach unten.
Beschleunigung
Bei einem vertikalen Schuss wird jede Art von Reibung vernachlässigt, die einzige Kraft, die eingreift, ist die Schwerkraft. Daher ist die Beschleunigung des Körpers während der gesamten Flugbahn konstant und ihr Wert entspricht dem der Schwerkraft.
Gold:
-
ist die Beschleunigung des Körpers.
-
ist die Erdbeschleunigung, deren Wert auf der Erde 9,81 m/s 2 beträgt.
Flugzeit
Die Flugzeit ist die Zeit, die der Körper benötigt, um den vertikalen Schuss auszuführen, um den Boden zu berühren. Einfach ausgedrückt ist die Flugzeit die Zeit zwischen dem Beginn des vertikalen Starts des Körpers und dem Auftreffen auf dem Boden.
Wenn der Körper den Boden berührt, ist seine vertikale Position Null. Um die Flugzeit zu berechnen, müssen Sie also die Gleichung für die vertikale Position des Schusses auf Null setzen und dann die Gleichung aus der Gleichung ermitteln.
Maximale Höhe
Wenn es sich um einen vertikalen Abwärtsschuss handelt, ist die maximale Höhe logischerweise die Anfangshöhe. Bei einem vertikalen Aufwärtsschuss wird die maximale Höhe jedoch erreicht, wenn die Körpergeschwindigkeit Null ist.
Um also die maximale Höhe bei einem vertikalen Aufwärtsschuss zu bestimmen, muss die Geschwindigkeit gleich Null sein. Von dort ermitteln wir den Zeitpunkt, zu dem die maximale Höhe erreicht ist, und setzen dann den berechneten Zeitpunkt in die Positionsgleichung ein. .
Zusammenfassung der Formeln für vertikales Schießen
Anschließend hinterlassen wir Ihnen als Zusammenfassung eine Tabelle mit allen vertikalen Aufnahmeformeln:
Vertikale Schießübung gelöst
- Aus einer Höhe von 7 m wird ein Gegenstand mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 12 m/s senkrecht nach oben geschleudert, sodass der Körper einen vertikalen Aufwärtswurf beschreibt. Welche Körpergröße erreicht der Körper maximal? Nähern Sie sich dem Wert der Schwerkraft 10 m/s 2 an.
Da es sich um einen vertikalen Aufwärtsschuss handelt, wird die maximale Höhe erreicht, wenn die Geschwindigkeit Null ist. Wir können also die Zeit ermitteln, in der die maximale Höhe erzeugt wird, indem wir die Geschwindigkeitsgleichung mit Null gleichsetzen:
![\begin{array}{c} v=v_0-g\cdot (t-t_0)\\[2ex]0=12-10\cdot (t-0)\\[2ex]0=12-10t \\[2ex]10t=12\\[2ex]t=\cfrac{12}{10}\\[2ex]t=1,2 \ \cfrac{m}{s}\end{array}[/latex ] Et une fois que l'on connaît le temps pendant lequel la hauteur maximale est atteinte, il suffit de substituer cet instant dans l'équation de la position du tir vertical : [latex]\begin{aligned}y&=H+v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2\\[2ex]y&=7+ 12\cdot (1,2-0)-\cfrac{1}{2}\cdot 10 \cdot (1,2-0)^2 \\[2ex]y&=14,2 \ m\end{aligned}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4bf371d451315ad9d990fa089f1ec27c_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Vertikaler Schuss und freier Fall
Schauen wir uns abschließend an, was der Unterschied zwischen dem vertikalen Schuss und dem freien Fall ist, da es sich um zwei sehr ähnliche Bewegungsarten handelt.
In der Physik ist der freie Fall eine Bewegung, bei der ein Körper ohne Kraftaufwand aus großer Höhe fallen gelassen wird. Der Körper sinkt also unter der Wirkung der Schwerkraft geradlinig senkrecht nach unten, wodurch die Reibung mit der Luft vernachlässigt wird.
Der Unterschied zwischen vertikalem Wurf und freiem Fall besteht darin, dass der Körper beim vertikalen Wurf eine Anfangsgeschwindigkeit hat, während es beim freien Fall normalerweise keine Anfangsgeschwindigkeit gibt.
Außerdem kann der Körper beim vertikalen Werfen nach oben gehen, während er beim freien Fall immer nach unten geht.
