Title: Vorbereitende Aufgaben
Course: Modellbildung in der Physik

1. Nach rund 30 Sekunden soll Fournier rund 1000 km/h schnell sein. Schätze mit geeigneten Annahmen ab, ob diese Daten annähernd korrekt sein können. Berechne, in welcher Höhe Fournier die Schallgeschwindigkeit im freien Fall erreichen kann.

2. Die Luftreibungskraft F_LR berechnet man mit der Gleichung

F_LR = 0,5·c_w·A·ρ·v².

Darin bedeuten

c_w : Luftwiderstandsbeiwert; je "windschlüpfriger" ein Körper ist, deste kleiner ist sein c_w-Wert;

A : Querschnittsfläche des Körpers quer zur Luftströmungsrichtung;

ρ : Dichte der Luft; (Beachte: ρ = "rho", nicht p!)

v : Geschwindigkeit des Körpers relativ zur Luft.

Diskutiere und skizziere den prinzipellen zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit Fourniers unter der Annahme, dass die Luftdichte längs seines Weges konstant ist.

3. Die Luftdichte ρ ist natürlich nicht überall gleich, sie sinkt mit wachsender Höhe h über dem Erdboden. Es gilt die barometrische Höhenformel

ρ = 1,26 kg/m³ · e^-h/8000m.

Verfeinere entsprechend dein Ergebnis von Aufgabe 2.