Important Forces: Air Resistance

00:01 Wir haben jetzt die vier großen Kräfte Schwerkraft, Normalkraft, Zugkraft und Reibung besprochen.

00:07 Und die Letzte, die wir einführen, ist eigentlich sehr einfach, denn wir werden nicht ins Detail gehen.

00:12 Dies ist die Widerstandskraft, die entsteht, wenn wir den Luftwiderstand mit einbeziehen für alles, was sich durch die Luft bewegt.

00:17 Wenn wir den Luftwiderstand mit einbeziehen, nehmen wir beispielsweise ein Projektil.

00:23 Wir haben das Projektil abgeschossen und würden normalerweise der schwarzen Parabelbahn folgen, über den wir bereits gesprochen haben.

00:29 Wenn wir den Luftwiderstand mit einbeziehen, müssen Sie wissen, dass dieses fliegende Objekt, anstatt seiner vollen Bahn zu folgen, durch den Luftwiderstand gestoppt und die Flugbahn abgekürzt wird und es beginnt, auf den Boden zu fallen.

00:39 Der Luftwiderstand erweist sich als sehr komplexes Phänomen, daher werden wir auf keinen Fall versuchen, all die verschiedenen Nuancen zu erörtern, was die Luftwiderstandskraft oder die Widerstandskraft ist.

00:50 Stattdessen gibt es nur ein paar Dinge, die Sie wissen sollten und dies ist der Luftwiderstand und wie er funktioniert.

00:55 Zunächst einmal hängt der Luftwiderstand von der Geschwindigkeit ab.

00:59 Mit anderen Worten: Wenn Sie sich schneller bewegen, hat die Luft mehr Widerstand gegen Sie.

01:02 Sie hängt zufällig vom Geschwindigkeitsquadrat ab, wenn Sie also z. B. doppelt so schnell fahren, vervierfacht sich die Kraft des Luftwiderstands.

01:11 Der Luftwiderstand ist also, wie wir sagen würden, stark geschwindigkeitsabhängig.

01:15 Die Tatsache, dass die Kraft geschwindigkeitsabhängig ist, ungeachtet der Tatsache, dass sie von der Geschwindigkeit abhängt, ist es wichtig zu wissen, dass es davon abhängt, wie schnell du dich bewegst.

01:25 Dies ist deshalb wichtig, weil Ihr Objekt, wenn es fällt, nimmt es in der Luft immer mehr Geschwindigkeit auf, wenn es sich um ein fallendes Objekt handelt.

01:32 Die Luftwiderstandskraft wird so lange zunehmen, bis die Schwerkraft dieser Kraft entspricht.

01:40 Mit anderen Worten: Wenn ein Objekt fällt, wirkt eine Gravitationskraft wie diese nach unten.

01:45 Wenn sich das Objekt bewegt, entsteht die sogenannte Luftwiderstandskraft F-sub-d, die sich nach oben bewegt und versucht gegen das Fallen anzukämpfen. Aber wie Sie auf diesem Bild sehen können, gibt es eine größere Kraft auf das Objekt nach unten.

01:57 Das bedeutet, dass eine Beschleunigung des Objekts nach unten stattfindet.

02:01 Dadurch nimmt das Objekt an Geschwindigkeit zu und fliegt immer schneller nach unten.

02:04 Wie wir gerade gesagt haben, bedeutet das, dass der Luftwiderstand zunehmen wird, weil das Objekt gerade seine Geschwindigkeit erhöht hat.

02:11 Der Luftwiderstand wird also größer sein als zuvor, während die Gravitationskraft gleich bleibt.

02:17 Solange die Gravitationskraft auch nur ein wenig größer ist als die Widerstandskraft, wird dieses Argument weiterhin Bestand haben.

02:23 Das Objekt nimmt immer mehr Geschwindigkeit auf, da es eine Beschleunigung ungleich Null hat.

02:26 Das bedeutet, dass die Widerstandskraft in die entgegengesetzte Richtung immer stärker wird.

02:29 An demselben Punkt wird die Kraft, die von unten auf das Objekt wirkt, gleich der Widerstandskraft, die gegen das Objekt wirkt und es nach oben zieht.

02:36 Wenn diese beiden Kräfte, die Gravitationskraft und die Widerstandskraft, gleich groß sind, beschleunigt Ihr Objekt nicht mehr, da die Gesamtkraft auf Ihr Objekt gleich Null ist und daher nach dem zweiten Newtonschen Gesetz die Beschleunigung Ihres Objekts ebenfalls null ist.

02:48 Wenn Ihr Objekt nicht mehr beschleunigt, bedeutet das, dass es eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, und es einfach bei dieser Geschwindigkeit bleiben wird.

02:54 Wir nennen diese Geschwindigkeit die Endgeschwindigkeit Ihres Objekts.

02:58 Sehr wichtig über den Luftwiderstand ist zu wissen, dass wenn ein Objekt fällt, wenn es eine Nettokraft nach unten hat, beschleunigt es. Wenn es beschleunigt wird, nimmt es an Geschwindigkeit zu.

03:07 Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, erhöht sich die Widerstandskraft.

03:10 Wenn die Widerstandskraft zunimmt, bis beide Kräfte gleich groß sind, hat Ihr Objekt aufgehört zu beschleunigen, was bedeutet, dass es die so genannte Endgeschwindigkeit erreicht hat.

03:18 Das ist also das Wichtigste, was man über die Widerstandskraft wissen muss.

03:24 Es ist also wichtig, über die Widerstandskraft Bescheid zu wissen, und zwar nicht als Detail, sondern dass ein fallendes Objekt beschleunigt wird, solange es eine Nettokraft nach unten hat, die von der Schwerkraft ausgeht, weil es eine Kraft hat, die nicht Null ist.

03:33 Wenn es beschleunigt, nimmt es immer mehr Fahrt auf oder wird schneller, was bedeutet, dass die Widerstandskraft in die entgegengesetzte Richtung zunimmt.

03:40 An einem bestimmten Punkt werden beide Kräfte, die Schwerkraft nach unten und die Widerstandskraft nach oben gleich werden, was bedeutet, dass auf ein Objekt keine Nettokraft mehr wirkt und es aufhört zu beschleunigen.

03:50 Wenn sie aufhört zu beschleunigen, hat sie eine bestimmte Geschwindigkeit, die sich nicht mehr ändert, und das ist die Endgeschwindigkeit.

03:56 Die Widerstandskraft ist die letzte der Kräfte, die wir als wichtige Kräfte bezeichnen, die immer wieder verwendet werden.

04:02 Wir werden später noch einige weitere Kräfte vorstellen.

04:04 aber das sind die wichtigsten, die man im Moment verstehen muss.

04:06 Danke fürs Zuhören.