PhysProf - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung

PHYSROF 1.1
  Interaktive Physik-Software zu Themen aus den Bereichen
Mechanik, Elektrotechnik, Optik und Thermodynamik

 

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

PhysProf - Gleichförmige Bewegung

Ein Körper, welcher sich bewegt ohne eine Beschleunigung oder Abbremsung zu erfahren, vollführt eine gleichförmige Bewegung. Diese lässt sich beschreiben durch:

Geschwindigkeit - Gleichung - 1

Hierbei sind:

v: Geschwindikeit [m/s]

s: Weg [m]

t: Zeit [s]
 

2. Gleichförmig beschleunigte Bewegung

PhysProf - 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:

Beschleunigung - Gleichung - 1

Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz:

Geschwindigkeit - Gleichung - 2

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:

Weg - Gleichung - 1

 

Geschwindigkeit - Gleichung - 2

 

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:

Weg - Gleichung - 2

Geschwindigkeit - Gleichung -3

Geschwindigkeit - Gleichung -4

Wird der zur Zeit t0 bereits zurückgelegte Weg s0 berücksichtigt, so gilt:

Weg - Geschwindigkeit - Gleichung

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.
 

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