Um den Ball an der vertikalen Kreisbahn zu halten, muss am höchsten Punkt eine Mindestgeschwindigkeit vorhanden sein. In diesem Fall muss der Ball mit einer Geschwindigkeit von 6⸴56 m/s bewegt werden was doppelt so hoch ist wie die anfängliche Wurzel aus (gr)-Geschwindigkeit von 3⸴28 m/s. Aber warum ist die erforderliche Geschwindigkeit doppelt so hoch? Das liegt daran: Dass in diesem spezifischen Fall die Aufgabenstellung darauf abzielt die Geschwindigkeit zu verdoppeln um ihn auf der Kreisbahn zu halten.
Die Bewegung des Balls auf der vertikalen Kreisbahn wird durch die Gewichtskraft und die Zentrifugalkraft bestimmt. Am tiefsten Punkt addieren sich diese beiden Kräfte. Passt auf : Dass die Gleichung "Geschwindigkeit = Kraft" falsch ist und sogar Minuspunkte verdienen kann, wenn sie als Gedächtnisstütze dient.
Der Gedanke hinter der doppelten Geschwindigkeit am höchsten Punkt ist den Ball in der optimalen Bahn zu halten und sicherzustellen: Dass er nicht von der Kreisbahn abweicht. Im Grunde genommen fordert die Aufgabe eine spezifische Geschwindigkeit, zu diesem Zweck der Ball seine Flugbahn fortsetzen kann. Man könnte also sagen, dass die Verdoppelung der Geschwindigkeit eine Art Sicherheitsmaßnahme ist um den Ball in Bewegung zu halten.
In der Physik können selbst vermeintlich einfache Fragen wie diese interessante Konzepte und Reflexionen hervorrufen. Es ist faszinierend zu sehen – ebenso wie sich unterschiedliche Geschwindigkeiten und Kräfte auf die Bewegung eines Objekts in einer Kreisbahn auswirken können.
Rotierender Ball auf vertikaler Kreisbahn
Wie schnell muss der Ball am höchsten Punkt des Kreisbogens sein, um sich weiter auf der Kreisbahn zu bewegen? Warum ist die erforderliche Geschwindigkeit doppelt so hoch wie die Anfangsgeschwindigkeit?