PhysProf - Freier Fall - Geschwindigkeit - Luftwiderstand - Gewichtskraft

PhysProf - Physik-Software - Freier Fall | Animation

PhysProf - Kinematik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen. Unter anderem dienlich zur Erlangung der Grundkenntnisse der Mechanik - für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.

PhysProf - Physikprogramm mit Animationen - Freier Fall | Animation

Online-Hilfe für das Modul
zur Analyse der Gesetzmäßigkeiten, die beim freien Fall unter Einfluss der Gewichtskraft bei Berücksichtung des Luftwiderstands vorherrschen.

PhysProf - Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte 

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Themen und Stichworte:
Fallgeschwindigkeit - Luftwiderstand - v-t-Diagramm - Fallbeschleunigung - Masse - Luftwiderstandskraft - Luftwiderstandsbeiwert - Widerstandsbeiwert - Luftwiderstand berechnen - Gewichtskraft - Luftreibung - Endgeschwindigkeit - Formel und Einheit für den Luftwiderstand - Formeln und Einheiten beim Freien Fall - Formelzeichen - Zeit - Diagramm - Dauer - Fallzeit - Falldauer - Weg - Geschwindigkeit - Momentane Geschwindigkeit - Einheiten - Gleichung - Graph - Gewicht - Vakuum - Kraft - Strecke - Versuch - Lotrechter Wurf - Experiment - Weg - Bewegungsgleichung - Berechnen der Falldauer - Gewichtskraft berechnen - Fallzeit berechnen - Gravitationskonstante - Maximale Geschwindigkeit - Fallgeschwindigkeit berechnen - Bewegungsgesetze - Simulation - Gesetzmäßigkeiten beim Freien Fall - Bild - Grafik - Grafische Darstellung

 

Freier Fall

 
Der Programmpunkt [Mechanik I] - [Freier Fall] behandelt die Gesetzmäßigkeiten, welche beim Freien Fall unter Berücksichtigung des Luftwiderstandes vorherrschen.

PhysProf - Freier Fall - Berechnen - Geschwindigkeit - Luftwiderstand - Graph - Weg - Masse - Physik - Simulator - Zeit

Ein Freier Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Translation ohne Anfangsgeschwindigkeit. Ohne Berücksichtigung des Luftwiderstands (Vakuum) gilt für Geschwindigkeit:

v = g·t

Hierbei wirkt lediglich die Kraft nach unten:

FG = m·g

Beim Fall unter Berücksichtigung des Luftwiderstands jedoch wirken zwei Kräfte. Zum einen die nach unten gerichtete Gewichtskraft FG und zum anderen, entgegengesetzt der Bewegungsrichtung (nach oben), der Luftwiderstand. Diese Kraft kann wie folgt ermittelt werden:

Freier Fall - Gleichung - 1

Hierbei sind:

v: Fallgeschwidigkeit [m/s]

g: Fallbeschleunigung (Gravitationskonstante) [m/s²]

t: Zeit [s]

 

m: Masse [kg]

Fg: Nach unten gerichtete Gewichtskraft [N]

 

FR: Luftwiderstandskraft [N]

A: Querschnittsfläche des Körpers [m²]

ρ: Dichte der Luft [kg/m³]

cw: Luftwiderstandsbeiwert
 

Programmbedienung

Mit Hilfe dieses Unterprogramms kann das Verhalten der Fallgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Luftwiderstand untersucht werden, wenn Sie am dafür vorgesehenen Rollbalken die Luftwiderstandszahl cw einstellen, die zu verwendende Berechnungszeit t durch eine Werteingabe in das dafür vorgesehene Feld festlegen und die Schaltfläche Berechnen bedienen. Ausgegeben werden daraufhin die erreichbare Grenzgeschwindigkeit vmax, sowie die nach bestimmten Zeitintervallen erreichte Geschwindigkeit v und der bis dahin zurückgelegte Weg s.

Bedienen Sie die Schaltfläche Start, so wird eine grafische Animation gestartet, welche die Fallgeschwindigkeit v zu einem bestimmten Zeitpunkt t darstellt. Wie bereits aus der grafischen Darstellung ersichtlich ist, besitzt die erreichbare Geschwindigkeit einen von der Luftwiderstandszahl abhängigen Maximalwert (Grenzwert). In den Urzustand versetzen lassen können Sie die die Auswertung indem Sie die Schaltfläche Urzustand bedienen.
 

Kurzbeschreibung einiger Module zum Themengebiet Mechanik
 

Eine kleine Übersicht in Form kurzer Beschreibungen und Bilder über einige zu diesem Fachthemengebiet implementierte Unterprogramme kann unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik aufgerufen werden.
 

Nützliche Infos zu diesem Themengebiet

 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Freier Fall zu finden.
 

Video

 

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Implementierte Module zum Themenbereich Mechanik


4-Takt-Ottomotor - Impulssatz - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung - Bewegung und Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Beschleunigung - Wellen - Druck in Flüssigkeiten - Ideale Strömung - Kinetische und potentielle Energie - Brownsche Bewegung - Molekularbewegung - Harmonische Schwingungen - Kreisbahnbewegung - Auftrieb - Geneigte Ebene - Freier Fall - Waagerechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Drittes Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz


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