PhysProf - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung
Online-Hilfe für das Modul
zur Durchführung von Untersuchungen bzgl. der
geltenden Gesetze bei der Ausführung gleichförmig
und gleichförmig beschleunigter Bewegungen
Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung
Mit Hilfe des Unterprogramms [Mechanik I] - [Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung] können Untersuchungen zu den physikalischen Fachgebietsthemen Gleichförmige Bewegung und Gleichförmig beschleunigte Bewegung durchgeführt werden.
1. Gleichförmige Bewegung
Ein Körper, welcher sich bewegt ohne eine Beschleunigung oder Abbremsung zu erfahren, vollführt eine gleichförmige Bewegung. Diese lässt sich beschreiben durch:
Hierbei sind:
v: Geschwindikeit [m/s]
s: Weg [m]
t: Zeit [s]
2. Gleichförmig beschleunigte Bewegung
Als Beschleunigung wird die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit bezeichnet. Nimmt die Geschwindigkeit gleichmäßig zu, so ist die Beschleunigung positiv; nimmt sie ab, so ist sie negativ. Die Beschleunigung bei einer gleichförmig beschleunigten Bewegung ist konstant.
Weg-Zeit-Gesetz:
Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz:
Hierbei sind:
v: Geschwindigkeit [m/s]
s: Weg [m]
t: Zeit [s]
a: Beschleunigung [m/s²]
Aus diesen Zusammenhängen und dem o.a. Weg-Zeit-Gesetz lassen sich weitere Zusammenhänge ableiten.
Ohne Anfangsgeschwindigkeit:
Nimmt die Geschwindigkeit aus der Ruhe heraus zu, so gilt zudem folgendes:
v: Geschwindigkeit nach Ablauf der Zeit t [m/s]
s: Weg, welcher in der Zeit t zurückgelegt wurde [m]
t: Zeit [s]
a: Beschleunigung [m/s²]
Mit Anfangsgeschwindigkeit:
Ist eine Anfangsgeschwindigkeit v0 ohne bereits zurückgelegten Weg vorhanden, so gelten folgende Zusammenhänge:
Wird der zur Zeit t0 bereits zurückgelegte Weg s0 berücksichtigt, so gilt:
Hierbei sind:
v0: Anfangsgeschwindigkeit [m/s]
v: Endgeschwindigkeit [m/s]
s: Weg, welcher in der Zeit t zurückgelegt wurde [m]
t: Zeit [s]
a: Beschleunigung [m/s²]
Programmbedienung
Die aufgeführten Zusammenhänge können in diesem Unterprogramm untersucht werden. Um Sachverhalte zu diesem Fachthema zu analysieren, sollten Sie folgende Vorgehensweise anwenden:
Wählen Sie durch die Aktivierung des entsprechenden Kontrollschalters, ob Sie eine Gleichförmige Bewegung oder eine Gleichförmig beschleunigte Bewegung untersuchen möchten.
Gleichförmige Bewegung:
Legen Sie mit Hilfe des Rollbalkens Geschwindigkeit v fest, mit welcher Geschwindigkeit v sich das abgebildete Fahrzeug bewegen soll. Durch die Positionierung des Rollbalkens Zurückgel. Weg s stellen Sie den Wert für den Weg s ein, den das Fahrzeug bereits zurückgelegt hat, wenn es die festgelegte Geschwindigkeit besitzt.
Gleichförmig beschleunigte Bewegung:
Positionieren Sie den Rollbalken Beschleunigung a um festzulegen, mit welchem Beschleunigungswert a der Bewegungsablauf durchgeführt werden soll. Den vom Fahrzeug bereits zurückgelegten Weg s stellen Sie mit Hilfe des Rollbalkens Zurückgel. Weg s ein. Die Benutzung des Rollbalkens Anfangsgeschw. v erlaubt es, dem Fahrzeug eine Anfangsgeschwindigkeit v zuzuweisen.
Starten können Sie die Simulation indem Sie die Schaltfläche Start bedienen. Durch einen Klick auf die Schaltfläche Urzustand können Sie die grafische Darstellung wieder in den Anfangszustand zurückversetzen lassen. Die Aktivierung des Menüpunkts Option - Dauer-Simu erlaubt die Durchführung einer Endlos-Animation. In den dargestellten Diagrammen wird das Verhalten der Geschwindigkeit (Weg-Zeit-Diagramm) und der Beschleunigung (Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm) ausgegeben.
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 - Waagrechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Drittes Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz