Tengo ahora una preguntita que me gustaría que la planteéis también a vuestros amigos y familia y que me contéis luego los resultados que hayáis obtenido:
| - Si el cuarto de círculo azul del dibujo de abajo representa un cuarto del perfil de la Tierra, sin hacer ningún cálculo, ¿desde qué punto de los indicados en la figura te parece que saltó Baumgartner el domingo pasado? - ¿Y el muñeco de Lego con el que se reprodujo a escala toda la escena de la ascensión y del salto? |
Es ist schon eine Woche her, dass der Extremsportler Felix Baumgartner aus einer neuen Rekordhöhe seinen spektakulären Stratosphärensprung zur Erde gemacht hat und dabei auch die Schallgeschwindigkeit überschritten. Du hast ganz bestimmt schon sehr viel darüber gehört und vielleicht sogar auch viel gelesen. Ich habe jetzt eine kleine Frage und möchte auch gerne, dass Du sie deinen Freunden und deiner Familie stellst und mir dann die erhaltene Ergebnisse mitteilst:
| -Wenn der blaue Viertelkreis in der unteren Abbildung einen Viertel des Erdprofils darstellt, aus welcher der angezeichneten Höhen (a-f) ist deiner Meinung nach (ohne Ausrechnungen) Baumgartner gesprungen? -Und von wo aus ist der kleine Legospringer gesprungen, mit dem der ganze Verlauf in einem kleineren Maßstab reproduziert wurde? |
Zur Erinnerung der zwei Ereignisse:
| DER SPRUNG DER LEGO-GRUPPE EL SALTO DEL EQUIPO LEGO |
| FELIX BAUMGARTNER & RED BULL TEAM |
Y por si quieres profundizar un poco más o ampliar tus conocimientos: Falls Du weiter überlegen oder Kenntnisse erweitern möchtest:
| PHYSIKALISCHE ASPEKTE | CUESTIONES FÍSICAS |
| a) Über die Erdatmosphäre und ihre Struktur - Erklärungen mit Schaubilder - Komplette Datenliste mit Graphen b) Beim Aufstieg: - Auftriebskraft und Gesetz des Archimedes - Gasgesetze - Physik am Gasballon c) Die Erdbeschleunigung ändert sich mit der Höhe: - Das Gravitationsgesetz - Erdbeschleunigung (Erde als ideale Kugel) d) Über die Schallgeschwindigkeit: - Lernpfad Wellen - Akustikgrundlagen - Schallgeschwindigkeit je nach Temperatur - Überschallgeschwindigkeit und Überschallflug e) Für die mechanische Beschreibung des Sprungs - Der freier Fall - Bewegung mit konstanter Beschleunigung (10.Kl) - Bewegung unter Einfluss geschwindigkeitsabhängiger Kräfte (Oberstufe) Beim Lego-Nachbau sind die Umstände nicht so anspruchsvoll und man kann gut annehmen, dass die Erdbeschleunigung g konstant und gleich 9,81 m/s2 ist. Man kann sogar zunächst die Reibung mit der Luft vernachläsigen, um die Geschwindigkeit des Lego-Springer am Ende seines freien Falls bestimmen. (Eine schöne Übung zum Thema Bewegung mit konstanter Beschleunigung der 10. Klasse) Beim Stratos-Sprung muss man schon Punkt c und die Reibung mit der Luft (proportional zu V2 bei turbulenter Srömung) berücksichtigen (Dynamik-Aufgabe für die Oberstufe; die Lösung der Bewegungsgleichung erfordert Integrationskenntnisse). - Für eine leichte Einführung: einiges zum Stratos-Sprung von Michael Fournier (4. Rekord, Jahr 1986) Die genaue Beschreibung bzw. Berechnung des Stratos-Sprungs ist recht kompliziert, aber es gibt hierzu bereits einige interessante Artikel mit den entsprechenden Berechnungs-Details: - Artikel von Tobias Maier - Interessanter aber etwas komplizierterer Artikel von Micheal Khan - Interessanter nicht all zu komplizierter Artikel von Rett Allain (auf Englisch) | a) En torno a la estratosfera - artículo sobre la atmósfera terrestre, temperatura y presión a distintas alturas, etc. b) en relación al ascenso del globo de helio: - el principio de Arquímedes y la fuerza de empuje y una web interactiva con explicaciones más rigurosas - el empuje depende de la temperatura y presión del aire según la ley de los gases: -> página interactiva saber más - ejemplo de cálculos para un globo aerostático c) Sobre la aceleración g y su valor variable - ley de gravitación universal y consecuencias sobre la aceleración de la gravedad g d) En relación con el sonido y su velocidad - Cuestiones fundamentales sobre el sonido - La velocidad del sonido y su dependencia con la temperatura, densidad y compresibilidad del medio (gas) por el que se propaga el sonido: - Sobre la barrera del sonido e) En relación con la descripción mecánica del salto - Los que ya habéis visto, por lo menos, la cinemática de 4º de ESO podéis calcular como primera aproximación la velocidad de caída en ausencia de rozamientos con la atmósfera. Este resultado es bastante bueno para el muñeco de Lego porque hizo un salto relativamente corto. Pero en el caso de Felix Baumgartner, el resultado estaría muy alejado de la realidad por las muchas aproximaciones que se hacen para el recorrido que hizo Baumgartner durante su caída libre. Para el salto de Felix Baumgartner, es mucho más acertado suponer que, además de la fuerza gravitatoria variable (véase ley de gravitación universal), Félix estuvo sometido a una fuerza de rozamiento con la atmósfera proporcional a V2 (flujo turbulento). Es decir, cuanto más rápido caía, mayor era la fuerza de rozamiento, lo que implica se iba reduciendo su aceleración y llegó un momento en el que se mantenía a velocidad constante (velocidad límite). Incluir esta fuerza de rozamiento en la ecuación del movimiento implica dominar ya la integración de funciones por cambio de variable (2º de Bachillerato), como se explica muy bien en este artículo sobre el descenso de un paracaidista desde una altura más usual. En los 3 siguientes enlaces se van abordando los diversos aspectos de un salto estatosférico con cada vez más refinamiento: - La caída libre (o casi libre) de Baumgartner por Arturo Quirantes (primer artículo) - La física del salto de Baumgartner por Arturo Quirantes (su segundo artículo) - El salto Baumgartner, paso a paso por Arturo Quirantes (su último artículo, en el que es más preciso) Otro artículo interesante es el de Rett Allain en el que se explican de forma amena y comprensible (aunque en inglés) los diversos factores a tener en cuenta para determinar teóricamente la posibilidad de superar la velocidad del sonido. |
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Richtige Antwort:
a) schau dir zuerts noch diese spektakuläre Illustration (anzeigen) der verschiedenen Schichten der Erdatmosphäre und der Geschichte ihrer Erroberung.
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