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Eine Punktmasse m wird im Schwerefeld der Erde zum Zeitpunkt
in der Höhe
mit einer horizontalen Anfangsgeschwindigkeit
abgeschossen.
Unter welchem Winkel
zur Horizontalen trifft die Punktmasse m
auf dem Erdboden
auf?
Dabei wird der Luftwiderstand vernachlässigt. Aus der Kinematik folgt

Gegeben:
m,
km/h,
.
Lösung:
Die erste Ableitung
liefert die Tangente an die Kurve
am Ort
.
Die Flugkurve ist in Parameterdarstellung gegeben. Die Tangente errechnet
sich aus

Dabei sind
und
die Ableitungen der Funktionen
bzw.
nach dem Parameter t. Ensprechend den Differentationsregeln ergibt sich

Aus (1) und (2) folgt

Zur Berechnung des Aufschlagwinkels
wird die Zeit
benötigt, die der
Massenpunkt braucht, um die Höhe h zu durchfallen. Diese Zeit erhält man durch Lösen der
Gleichung

Damit ergibt sich

Den Aufschlagwinkel
erhält man aus der Umkehrfunktion

Mit den Zahlenwerten errechnet sich der Aufschlagwinkel zu